Struktura buněk dříve spojená s onemocněním ve skutečnosti zlepšuje funkci mozku

Struktura buněk dříve spojená s onemocněním ve skutečnosti zlepšuje funkci mozku

Vědci z McGill University ve skutečnosti odhalili, že struktura mozkových buněk, o nichž se dříve věřilo, že jsou patologické, ve skutečnosti zlepšuje schopnost buněk odesílat informace a také spolupracovníky s mnohem lepšími znalostmi o konkrétních úlohách.

Ve výzkumu zveřejněném v Nature Communicationsskupina zkontrolovala otoky, ke kterým dochází v axonech Purkyňových buněk v mozku. Ve výsledcích, které jsou v rozporu se známými předpoklady, zjistili, že axony s otoky udělaly mnohem lepší úkol provádět elektrické signály než ty bez nich.

"Jedná se o druh výsledků, při kterých si opravdu poškrábáte hlavu a myslíte si:" Pojďme to ještě jednou zkontrolovat, "říká hlavní autorka Alanna Watt, docentka na katedře biologie. "Ve skutečnosti jsme předpokládali, že když jsme to začali, s největší pravděpodobností budeme definovat a přesně měřit, jak axon nedosahuje - což jsme neviděli."

Experimentální data matou očekávání

Otoky v axonech - dlouhá, štíhlá vlákna, kterými nervové buňky přenášejí informace do jiných buněk - jsou pozorovány za normálního vývoje a při nemoci. Zvýšený počet axonálních otoků je patrný u různých neurodegenerativních poruch, což vedlo vědce k domněnce, že otoky mají negativní dopad na funkci axonů. Zatímco počítačové modelování poskytuje tomuto názoru určitou podporu, výzkumný tým McGill byl první, kdo teorii otestoval měřením na skutečných nervových buňkách.

Pomocí technicky náročné kombinace dvoufotonové mikroskopie a elektrofyziologie k současnému měření elektrické aktivity na různých místech v buňkách vědci prokázali, že přítomnost axonálních otoků v myších buňkách Purkinje neměla žádný nepříznivý dopad na rychlost, kterou tyto buňky produkovaly signály ( rychlost střelby) nebo na rychlosti, při které axony přenášely signály. Pozoruhodné je, že experimenty také ukázaly, že při špičkových rychlostech střelby byly axony s otoky méně pravděpodobné, že selžou než ty bez nich.

Úloha v neurodegenerativním onemocnění zpochybněna

Výzkumníci McGill překvapivě zjistili, že byli schopni stimulovat tvorbu axonálních otoků zavedením léčiva, které blokovalo přenos elektrických signálů v nervových buňkách, zejména v axonech. Vidět, jak se axonální otoky tvoří během několika hodin, kdy byl takto narušen axon nervové buňky, zpochybňuje předchozí předpoklady o roli axonálních otoků v neurodegenerativních poruchách. Jak vysvětluje Watt, objev ponechává prostor pro možnost, že otoky představují spíše mechanismus vlastní opravy než zhoršení způsobené chorobou.

"Přenos informací pomocí elektrických signálů je jedním z nejdůležitějších bodů, které axon dělá," říká. "Pokud to u tohoto úkolu začne zaostávat, dává smysl, že existuje systém, který se tomu snaží vyhnout."

Analýza chování potvrzuje pozitivní dopad otoků

Vedle zkoumání na buněčné úrovni se vědci snažili určit dopad axonálních otoků na celkovou funkci mozku. Tým použil tři testy určené k posouzení motorického učení a koordinace, které patří mezi nejdůležitější role mozečku. Výsledky podporované modelováním, které zohledňuje přirozenou variabilitu mezi jednotlivými schopnostmi učení, odhalily pozitivní korelaci mezi množstvím axonálních otoků v cerebelárních Purkyňových buňkách a schopnostmi motorického učení.

"Věříme, že webový odkaz je s největší pravděpodobností nepřímý," vysvětluje Watt. "Znalosti se s největší pravděpodobností odehrávají jinde, informace se však předávají zvlášť spolehlivě a ve výsledku vidíme renovaci."