Введение
Мозг — это ничто иное, как коммуникативный. Нейроны — это «болтуны» этого разговорного органа, и они разговаривают друг с другом, обмениваясь электрическими импульсами с помощью химических посланников, называемых нейротрансмиттерами. Повторяя этот процесс миллиарды раз в секунду, мозг преобразует кластеры химических веществ в скоординированные действия, воспоминания и мысли.
Исследователи изучают, как работает мозг, подслушивая этот химический разговор. Но нейроны разговаривают так громко и часто, что если есть другие, более тихие голоса, их может быть трудно услышать.
На протяжении большей части 20-го века нейробиологи в основном соглашались с тем, что нейроны — единственные клетки мозга, распространяющие электрические сигналы. Считалось, что все остальные клетки мозга, называемые глией, выполняют исключительно вспомогательную роль. Затем, в 1990 году, возник любопытный феномен: исследователи наблюдается астроцит, подтип глиальных клеток, реагирующий на глутамат, основной нейромедиатор, генерирующий электрическую активность.
За прошедшие десятилетия исследовательские группы пришли к противоречивым данным: некоторые сообщали, что астроциты сигнализируют, а другие возражали, что это определенно не так. Разногласия проявлялись на конференциях и в обзоре после обзоре доказательств. Обе стороны казались непримиримыми.
Новая статья, опубликованная в природа в сентябре представляет собой лучшее доказательство того, что астроциты могут передавать сигналы, собранные за восемь лет командой под руководством Андреа Вольтерра, посещающей факультет Центра био- и нейроинженерии Висса в Женеве, Швейцария. Исследование включает в себя два ключевых доказательства: изображения глутамата, вытекающего из астроцитов, и генетические данные, свидетельствующие о том, что эти клетки, получившие название глутаматергические астроциты, обладают клеточным механизмом, позволяющим использовать глутамат так же, как это делают нейроны.
Статья также помогает объяснить десятилетия противоречивых результатов. Поскольку только некоторые астроциты могут осуществлять эту передачу сигналов, обе стороны спора в некотором смысле правы: результаты исследователя зависят от того, какие астроциты они взяли.
«Это исследование настолько классное, потому что оно дает объяснение, почему оба этих фрагмента данных были доступны и противоречивы», — сказал Кристофер Дулла, профессор нейробиологии в Университете Тафтса, который изучает передачу сигналов астроцитов и не участвовал в новой работе. «Я склонен это покупать».
Это открытие открывает возможность того, что некоторые астроциты составляют важную часть схемы мозга. «Все больше и больше мы приходим к идее, что в работе мозга участвуют все типы клеток», — сказал Вольтерра. «Это гораздо более интегрировано, чем считалось раньше».
Коммуникативный Интернет
Всеобъемлющее название «глия» — от греческого слова «клей» — для всех клеток головного мозга, не являющихся нейронами, таких как астроциты, отражает первоначальное мнение ученых о том, что их основная цель — удерживать нейроны вместе. Однако со времени первого описания астроцитов в 1865 году исследователи обнаружили, что они могут сделать гораздо больше. Во-первых, у них есть рецепторы глутамата, которые они используют для обнаружения и очистки избыточных нейротрансмиттеров в пространствах вокруг нейронов.
Менее ясно, смогут ли они использовать глутамат для самостоятельной генерации электрического сигнала. В 1994 году исследователи стимулированные астроциты в блюде и увидел, что близлежащие нейроны реагируют, готовясь послать сигнал. А в 1997 году Вольтерра и его коллеги заметил обратное: Астроциты крысы отвечали на вызовы нейронов колеблющимися волнами сигнальной молекулы кальция. С 2000 по 2012 год исследователи опубликовали более 100 статей, в которых представлены доказательства в пользу способности астроцитов общаться через синапсы.
Но другие задавались вопросом, как эти доказательства были собраны и интерпретированы. Например, в 2014 году исследователи открытый что ключевая модель мыши была ошибочной, что поднимает вопросы о предыдущих исследованиях, в которых использовались эти мыши.
Тем временем взгляд на астроциты развивался, и ученые начали считать их активными участниками обработки информации мозгом. Нейроны и их ветвящиеся дендриты часто изображают в виде деревьев, астроциты больше похожи на грибы, образующие плотно сплетенный коврик, который покрывает мозг и передает информацию между его составными частями. Таким образом, астроциты, по-видимому, образуют скоординированную сеть, влияющую на активность нейронов. Например, в 2016 году, проводя нейробиологические исследования в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, Кира Посканцер открытый что мышиные астроциты могут побуждать близлежащие нейроны входить в состояние ритмичного сна, регулируя глутамат.
«Это не похоже на то, что отдельная клетка делает свое дело, а больше похоже на часть целой команды клеток, работающих вместе», — сказал Посканцер, сейчас работающий в биотехнологическом стартапе Arcadia Science.
Однако есть разница между уничтожением глютамата и настоящей генерацией сигналов. Вольтерра считал, что некоторые астроциты способны на последнее. Но чтобы доказать это, ему нужны были доказательства того, что астроциты могут посылать сигналы и имеют правильные инструменты, чтобы делать это значимыми и значимыми способами.
Новый класс клеток мозга
Вольтерра воспользовался новым подходом к изучению мозга: секвенированием одноклеточной РНК, которое позволяет получить снимок полного набора генов, активных в отдельных клетках по всей ткани. Прочесав восемь баз данных клеток гиппокампа мыши, он выявил девять кластеров астроцитов, отличающихся своей генной активностью. Астроциты в одном — и только одном — из кластеров транскрибируют белки, которые, как известно, участвуют в хранении, высвобождении и транспортировке нейромедиаторов с использованием везикул, как это происходит в нейронах. Клетки не были равномерно распределены по участку мозга или даже по определенным цепям.
Чтобы выяснить, есть ли у людей эти клетки, Вольтерра и его команда провели поиск в трех базах данных клеток гиппокампа человека на предмет тех же белковых сигнатур, которые они видели в астроцитах мыши. Сигнатуры присутствовали во всех трех наборах данных.
Однако эти генетические данные все еще были косвенным доказательством. Вольтерре нужно было показать сигнализацию в действии. Он и его команда смоделировали нейронный сигнал, подаваемый астроцитам на срезах мозга мыши, и сделали изображения молекул, высвобождаемых астроцитами. Некоторые, но не все, астроциты отреагировали глутаматом. А когда исследователи запретили астроцитам использовать везикулы, клетки больше не могли выделять глутамат.
Для Вольтерры доказательства были очевидны. «Мы были правы. Есть астроциты, которые выделяют глутамат», — сказал он. «Но мы также ошибались, потому что думали, что все астроциты выделяют глутамат».
Полученные результаты почти наверняка переворачивают нынешнее понимание того, как мозг общается, говорит Дмитрий Русаков, профессор нейробиологии Университетского колледжа Лондона, который не участвовал в работе. А вот каким образом – вопрос открытый.
Знание того, что астроциты могут сигнализировать, — это только первый шаг. Этот факт не дает ответа на вопрос, как синапсы реагируют на астроцитарный глутамат. В нем не говорится, какие функции требуют передачи сигналов астроцитами вместо или в дополнение к нейронам. Он не объясняет, почему в некоторых областях мозга больше глутаматергических астроцитов, чем в других, или почему какая-то их часть использует эту функцию, а остальные — нет.
Вместо этого, как и все новые открытия, оно ставит перед наукой новые вопросы, на которые она должна ответить.
«У нас есть значительный объем доказательств», — сказал Русаков. «Теперь вам нужна теория, чтобы собрать все это воедино».
Quanta проводит серию опросов, чтобы лучше обслуживать нашу аудиторию. Возьми наш опрос читателей по биологии и вы будете участвовать в бесплатном выигрыше Quanta товар.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
- ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
- Источник: https://www.quantamagazine.org/these-cells-spark-electricity-in-the-brain-theyre-not-neurons-20231018/
- :является
- :нет
- ][п
- $UP
- 100
- 1994
- 2000
- 2012
- 2014
- 2016
- 20
- a
- способность
- О нас
- Учетная запись
- через
- Действие
- действия
- активный
- деятельность
- дополнение
- плюс
- После
- решено
- Все
- почти
- причислены
- среди
- an
- и
- Другой
- ответ
- появиться
- появившийся
- подхода
- МЫ
- области
- около
- AS
- At
- аудитория
- BE
- , так как:
- было
- до
- начало
- распространенной
- ЛУЧШЕЕ
- Лучшая
- между
- миллиарды
- биотехнологии
- тело
- изоферменты печени
- Обе стороны
- Мозг
- Клетки мозга
- но
- купить
- by
- кальций
- Калифорния
- под названием
- Объявления
- CAN
- способный
- Клетки
- Центр
- века
- конечно
- химический
- Кристофер
- класс
- Очистить
- коллеги
- Колледж
- как
- общаться
- полный
- проведение
- конференции
- противоречивый
- Рассматривать
- составной
- спор
- Разговор
- диалоговый
- Холодные
- согласованный
- может
- любопытный
- Текущий
- данным
- наборы данных
- базы данных
- десятилетия
- определенно
- описание
- обнаруживать
- разница
- открытый
- открытие
- блюдо
- Выдающийся
- распределенный
- do
- не
- дело
- дублированный
- электричество
- появившийся
- Проект и
- Enter
- вошел
- существенный
- Даже
- равномерно
- , поскольку большинство сенаторов
- развивается
- пример
- избыток
- обмена
- Объяснять
- объяснение
- факт
- в пользу
- результаты
- Во-первых,
- недостатки
- текущий
- Что касается
- форма
- Франциско
- Бесплатно
- от
- функция
- Функции
- собранный
- порождать
- генерирует
- порождающий
- генетический
- Женева
- глия
- есть
- греческий
- было
- Жесткий
- Есть
- he
- слышать
- помогает
- его
- держать
- Как
- Однако
- HTTPS
- человек
- идея
- идентифицированный
- if
- изображений
- in
- включает в себя
- individual
- информация
- начальный
- вместо
- интегрированный
- в
- вовлеченный
- IT
- ЕГО
- Основные
- известный
- в значительной степени
- Меньше
- такое как
- Лондон
- дольше
- машины
- журнал
- Главная
- значимым
- памяти
- товар
- может быть
- модель
- молекула
- БОЛЕЕ
- самых
- много
- имя
- природа
- Необходимость
- необходимый
- Нейроны
- неврология
- Новые
- NIH
- нет
- ничего
- сейчас
- of
- .
- on
- ONE
- только
- открытый
- Откроется
- or
- Другое
- Другое
- наши
- внешний
- за
- собственный
- бумага & картон
- бумага
- часть
- новыми участниками
- участие
- части
- Люди
- для
- Выполнять
- явление
- штук
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- играл
- представляет
- возможность
- подготовка
- разрабатывает
- Предварительный
- процесс
- обработка
- Профессор
- доказательство
- Белкове продукты
- Белки
- Доказывать
- приводит
- опубликованный
- чисто
- цель
- положил
- Квантовый журнал
- вопрос
- На вопрос
- Вопросы
- привлечение
- RAT
- читатель
- область
- регулирующий
- освободить
- выпустил
- соответствующие
- Reporting
- требовать
- исследованиям
- исследователи
- Реагируйте
- ответ
- ОТДЫХ
- Итоги
- правую
- РНК
- роли
- Сказал
- то же
- Сан -
- Сан-Франциско
- видел
- сообщили
- Наука
- Ученые
- Во-вторых
- посмотреть
- казаться
- казалось
- видел
- Отправить
- смысл
- сентябрь
- последовательность действий
- Серии
- служить
- Наборы
- Акции
- показывать
- Стороны
- сигнал
- сигналы
- Подписи
- значительный
- с
- спать
- Снимок
- So
- некоторые
- пространства
- Искриться
- говорить
- конкретный
- ввод в эксплуатацию
- Область
- Шаг
- По-прежнему
- диск
- исследования
- Кабинет
- изучение
- suite
- поддержки
- Швейцария
- Синапсы
- взять
- принимает
- Говорить
- команда
- команды
- чем
- который
- Ассоциация
- их
- Их
- тогда
- теория
- Там.
- Эти
- они
- задача
- этой
- те
- хоть?
- мысль
- три
- Через
- по всему
- плотно
- раз
- в
- вместе
- приняли
- инструменты
- перевозки
- Деревья
- по-настоящему
- два
- Типы
- понимание
- Университет
- Университет Калифорнии
- использование
- используемый
- использования
- через
- с помощью
- Вид
- ГОЛОСА
- законопроект
- волны
- Путь..
- способы
- we
- Web
- WebP
- были
- Что
- когда
- будь то
- , которые
- в то время как
- КТО
- все
- зачем
- будете
- выиграть
- Word
- Работа
- работает
- работает
- Неправильно
- лет
- еще
- Ты
- зефирнет