Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!Μια νέα έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Science δείχνει ότι τα μη νευρωνικά αστρογλοιακά κύτταρα παίζουν πρωταγωνιστικό ρόλο στη ρύθμιση της δραστηριότητας των νευρώνων και των συνδέσεών τους. Το 2019, ερευνητές του Janelia αποκάλυψαν τον κρίσιμο ρόλο των νευρογλοιακών κυττάρων που ονομάζονται ακτινωτά αστροκύτταρα στον έλεγχο μιας σημαντικής συμπεριφοράς “εγκατάλειψης” στα ψάρια-ζέβρα. Διαπίστωσαν ότι τα αστροκύτταρα λειτουργούν ως μετρητές, λέγοντας σε ένα ψάρι να σταματήσει να κολυμπάει όταν δεν πηγαίνει πουθενά – μια συμπεριφορά κρίσιμη για την επιβίωση. Αλλά οι επιστήμονες δεν γνώριζαν πώς τα αστροκύτταρα επικοινωνούσαν με τους νευρώνες για να ελέγξουν αυτή τη δράση.
Ερευνητές από το Janelia και το Harvard έχουν πλέον αποκρυπτογραφήσει αυτή τη συνομιλία, αποκαλύπτοντας πώς τα αστροκύτταρα ενεργοποιούν ένα βιοχημικό κύκλωμα που ρυθμίζει τη νευρωνική δραστηριότητα και προκαλεί το ψάρι να σταματήσει να κολυμπάει. Ενώ οι νευροδιαβιβαστές επιτρέπουν την γρήγορη επικοινωνία μεταξύ μεμονωμένων νευρώνων που διαρκεί χιλιοστά του δευτερολέπτου, οι νευροδιαμορφωτές όπως το κύκλωμα που αποκαλύφθηκε στη νέα εργασία δρουν σε πληθυσμούς νευρώνων για να συντονίσουν τα νευρωνικά σήματα σε χρονικά διαστήματα που είναι πάνω από χίλιες φορές πιο αργά, επιτρέποντας ευέλικτη συμπεριφορά σε ένα χρονικό διάστημα από δευτερόλεπτα έως λεπτά.
Η νέα εργασία βοηθά στην αποκάλυψη του τρόπου με τον οποίο τέτοιοι νευροδιαμορφωτές φτάνουν στους νευρώνες και αποκαλύπτει έναν σημαντικό ρόλο για την αστρογλοία στη νευροδιαμόρφωση. Υπογραμμίζει επίσης τη σημασία της συμπερίληψης πληροφοριών σχετικά με τα μη νευρωνικά κύτταρα στην έρευνα για τον τρόπο λειτουργίας του εγκεφάλου. «Νομίζω ότι η επικρατούσα άποψη είναι ότι πολλοί από τους υπολογισμούς που είναι σημαντικοί για τη συμπεριφορά προέρχονται από τα πρότυπα συνδεσιμότητας μεταξύ των νευρώνων», λέει ο Alex Chen, ένας κοινός διδακτορικός φοιτητής στο Εργαστήριο Ahrens στο Janelia και στο Εργαστήριο Engert στο Χάρβαρντ, ο οποίος ηγήθηκε της νέας έρευνας.
«Αυτή η εργασία δείχνει ότι πρέπει να κατανοήσουμε τους βιοχημικούς υπολογισμούς και άλλες μορφές μη νευρωνικών πληροφοριών και να τις συνδυάσουμε με πληροφορίες σχετικά με τις συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων για να κατανοήσουμε πραγματικά τι κάνει ο εγκέφαλος». Η κατανόηση του πώς οι νευροδιαμορφωτές ρέουν από τα αστροκύτταρα στους νευρώνες θα μπορούσε επίσης να είναι σημαντική για τη θεραπεία ψυχιατρικών παθήσεων, λέει ο Misha Ahrens, επικεφαλής της ομάδας Janelia, ανώτερος συγγραφέας της νέας έρευνας.
«Η πιο συχνή συμπερίληψη αυτών των οδών σε μελέτες ψυχιατρικών παθήσεων έχει πολύ νόημα», λέει ο Ahrens. «Γνωρίζοντας ότι μεγάλο μέρος της νευροδιαμόρφωσης που υποκρύπτεται στη λειτουργία και τη δυσλειτουργία του εγκεφάλου ρέει μέσω των αστροκυττάρων, υποστηρίζουμε την εξέταση αυτής της νέας ομάδας κυττάρων ως πιθανού θεραπευτικού στόχου».
Η νέα εργασία βασίζεται στην προηγούμενη έρευνα του 2019, με επικεφαλής επίσης το Εργαστήριο Ahrens, η οποία αποκάλυψε τον ρόλο των ακτινικών αστροκυττάρων στη συμπεριφορά «εγκατάλειψης». Αυτή η έρευνα διαπίστωσε ότι καθώς το ψάρι συνειδητοποιεί ότι δεν πηγαίνει πουθενά, κολυμπάει πιο δυνατά και η δραστηριότητα της αστρογλίας αυξάνεται. Όταν η δραστηριότητα της αστρογλίας φτάσει σε ένα όριο, τα κύτταρα σηματοδοτούν τους νευρώνες στο ψάρι να σταματήσουν να κολυμπούν.
Η ομάδα ανακάλυψε ότι οι νευρώνες σηματοδοτούν την αστρογλία να αυξήσει τη δραστηριότητά της απελευθερώνοντας έναν νευροδιαβιβαστή που ονομάζεται νορεπινεφρίνη, η οποία ενεργοποιεί την αστρογλία να συσσωρεύσει εσωτερικό ασβέστιο. Αλλά δεν γνώριζαν πώς τα αστροκύτταρα επικοινωνούσαν πίσω στους νευρώνες για να κάνουν το ψάρι να σταματήσει να κολυμπάει. Στη νέα έρευνα, η ομάδα χρησιμοποίησε μια ποικιλία αισθητήρων για να καταλάβει ποια μόρια απελευθέρωναν τα αστροκύτταρα όταν ενεργοποιούνταν.
Διαπίστωσαν ότι όταν το ασβέστιο ήταν αυξημένο στα αστροκύτταρα, το ATP απελευθερωνόταν στον εξωκυτταρικό χώρο μεταξύ των κυττάρων. Επιπλέον, έδειξαν ότι τα αστροκύτταρα, όχι οι νευρώνες, απελευθέρωναν αυτό το ATP. Ενώ το ATP είναι ευρέως γνωστό ως ένα μόριο μεταφοράς ενέργειας που τροφοδοτεί σχεδόν όλες τις διεργασίες μέσα στα κύτταρα, μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως μόριο σηματοδότησης στους νευρώνες μέσω διαφορετικών τύπων υποδοχέων. Ωστόσο, όταν οι ερευνητές μπλόκαραν αυτούς τους υποδοχείς ATP, δεν είδαν καμία αλλαγή στη συμπεριφορά του ψαριού-ζέβρα.
Αυτό υποδηλώνει ότι το ATP που απελευθερώνεται από την αστρογλοία δεν δρούσε άμεσα στους νευρώνες, αλλά αντίθετα διασπόταν. Προηγούμενη έρευνα έδειξε ότι όταν το ATP απελευθερώνεται εξωκυτταρικά, τα ένζυμα το μετατρέπουν σε αδενοσίνη – ένα από τα συστατικά του ATP και έναν γνωστό νευροδιαμορφωτή στον εγκέφαλο. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όταν μπλόκαραν τους υποδοχείς αδενοσίνης στους νευρώνες, η συμπεριφορά εγκατάλειψης καταστέλλεται. Αυτό έδειξε ότι η εξωκυτταρική οδός διασπά το ATP σε αδενοσίνη, η οποία ενεργοποιεί υποδοχείς σε νευρώνες που κάνουν το ψάρι να τα παρατήσει και να σταματήσει να κολυμπάει.
