Podczas procesu nauki i zapamiętywania, w mózgu powstają lub są przebudowywane małe wypustki na powierzchni komórek nerwowych, umożliwia to przechowywanie nowych informacji. Grupa naukowców amerykańskich z Duke University Medical Center odkryła, skąd mózg zdobywa materiał do tworzenia wypustek. Wyniki pracy opublikowano na łamach pisma "Neuron".
Zdaniem naukowców ich odkrycie może się przyczynić do lepszego zrozumienia podstaw choroby Alzheimera, autyzmu, utraty pamięci związanej z wiekiem i pomóc w opracowaniu metod leczenia tych, a także innych schorzeń neurologicznych.
Grupa profesora neurobiologii Michaela Ehlersa z Howard Hughes Medical Institute badała specyficzne struktury komórek nerwowych w mózgu, wypustki dendrytyczne.
Jest to rodzaj małych guzków, zgrubień na powierzchni dendrytów, które tworzą zakończenia neuronów (podobnie jak gałęzie drzew) i odbierają sygnały chemiczne od innych komórek nerwowych. Każda taka wypustka kontaktuje się z innymi na otaczających neuronach. Miejsce kontaktu dwóch z nich to synapsa, łącząca neurony. Mózg przechowuje nowe informacje dzięki przebudowywaniu struktury synaps. "Jeśli musimy zapamiętać imiona, kierunki, sposób wykonania jakichś czynności - cokolwiek, co wymaga nauczenia się i wykorzystania pamięci - nasz mózg robi to przez zmienianie właściwości synaps" - mówi główny autor pracy, profesor Ehlers.
Podczas uczenia się synapsy zmieniają się tak, żeby ułatwić neuronom wytworzenie nowych połączeń i lepszą komunikację. Zjawisko to nazywa się plastycznością. Plastyczność można osiągnąć na dwa sposoby - po pierwsze, przez strukturalną zmianę synapsy - przebudowę jej kształtu lub zmianę wielkości. Drugi sposób to zmiana funkcjonalna - wzmacnianie połączeń pomiędzy synapsami przez zwiększanie siły sygnałów chemicznych wysyłanych lub odbieranych przez połączone komórki nerwowe.
We wcześniejszych badania grupa profesora Ehlersa wykazała, że struktury komórkowe o nazwie endosomy, które odzyskują i przetwarzają zużyte już białka, grają ważną rolę w kontrolowaniu plastyczności funkcjonalnej. W opisywanej pracy naukowcy postanowili sprawdzić, czy ten rodzaj endosomów do recyklingu bierze także udział w plastyczności strukturalnej.
Na potrzeby badania naukowcy pobrali neurony z mózgu szczurów i hodowali je na szalkach w laboratorium. Następnie stymulowali komórki nerwowe różnymi substancjami chemicznymi i badali hodowle przy użyciu techniki o nazwie obrazowanie żyjącej komórki. Służy do tego kamera sprzężona z bardzo silnie powiększającym mikroskopem. Dzięki temu można było nagrać proces rośnięcia wypustek dendrytycznych. Wskutek zastosowania tej techniki można było podejrzeć wewnętrzny świat neuronu i zobaczyć, co dzieje się z endosomami po stymulacji chemicznej komórki.
Okazało się, że po pobudzeniu neuronu endosomy unoszą się i opadają, wchodząc i wychodząc do wypustek dendrytycznych. Wewnątrz wypustek endosomy składują fragmenty odzyskanych białek, z których potem powstają nowe wypustki lub dzięki którym są przebudowywane już istniejące.
Zdaniem profesora Ehlersa lepsze zrozumienie tego, jak komórki tworzą nowe synapsy i przebudowują istniejące, może podsunąć naukowcom pomysły na opracowanie leków kontrolujących ten ważny proces. Wiele chorób neurologicznych - alzheimer, autyzm czy wczesne etapy demencji - charakteryzuje się utratą synaps lub zmianami struktury wypustek dendrytycznych.(PAP)
poleca:
