Celstructuur die voorheen met ziekte werd geassocieerd, verbetert de hersenfunctie in feite

Celstructuur die voorheen met ziekte werd geassocieerd, verbetert de hersenfunctie in feite

Onderzoekers van de McGill University hebben feitelijk onthuld dat een hersencelstructuur die eerder als pathologisch werd beschouwd, in feite het vermogen van cellen om informatie te verzenden verbetert, evenals medewerkers met veel betere kennis over bepaalde banen.

In een onderzoek dat is uitgebracht in Nature Communications, onderzocht de groep zwellingen die optreden in de axonen van Purkinje-cellen in de hersenen. In resultaten die in strijd zijn met bekende veronderstellingen, ontdekten ze dat axonen met zwellingen een veel betere taak hadden om elektrische signalen uit te voeren dan die zonder.

"Dit zijn het soort resultaten waarbij je echt je hoofd krabt en denkt: 'Laten we dat nog eens controleren'", zegt senior auteur Alanna Watt, een universitair hoofddocent bij de afdeling Biologie. "Toen we hiermee begonnen, gingen we er eigenlijk van uit dat we hoogstwaarschijnlijk zouden definiëren en precies zouden meten hoe een axon tekortschiet - wat niet is wat we zagen."

Experimentele gegevens verwarren de verwachtingen

Zwellingen in axonen - de lange, slanke vezels waardoor zenuwcellen informatie doorgeven aan andere cellen - worden waargenomen bij normale ontwikkeling en bij ziekte. Verhoogde aantallen axonale zwellingen worden gezien bij verschillende neurodegeneratieve aandoeningen, wat wetenschappers ertoe heeft gebracht te geloven dat zwellingen een negatief effect hebben op de axonfunctie. Hoewel computermodellering deze opvatting enigszins ondersteunt, was het McGill-onderzoeksteam de eerste die de theorie testte met metingen aan werkelijke zenuwcellen.

Met behulp van een technisch uitdagende combinatie van twee-fotonenmicroscopie en elektrofysiologie om tegelijkertijd elektrische activiteit op verschillende locaties in cellen te meten, toonden de onderzoekers aan dat de aanwezigheid van axonale zwellingen in Purkinje-cellen van muizen geen nadelige invloed had op de snelheid waarmee die cellen signalen produceerden ( de vuursnelheid) of op de snelheid waarmee axonen de signalen doorgaven. Opmerkelijk genoeg toonden de experimenten ook aan dat axonen met zwellingen bij pieksnelheid minder snel faalden dan die zonder.

Rol in neurodegeneratieve ziekte in twijfel getrokken

In een verrassende wending ontdekten de McGill-onderzoekers dat ze de vorming van axonale zwellingen konden stimuleren door een geneesmiddel te introduceren dat de overdracht van elektrische signalen in zenuwcellen blokkeerde, vooral in de axonen. Het zien van axonale zwellingen die zich binnen enkele uren vormen wanneer het axon van een zenuwcel op deze manier was aangetast, daagt eerdere veronderstellingen uit over de rol van axonale zwellingen bij neurodegeneratieve aandoeningen. Zoals Watt uitlegt, laat de ontdekking ruimte voor de mogelijkheid dat zwellingen een zelfherstelmechanisme vertegenwoordigen in plaats van een verslechtering veroorzaakt door ziekte.

"Het verzenden van informatie met behulp van elektrische signalen is een van de belangrijkste dingen die een axon doet", zegt ze. "Als het bij die taak tekort schiet, is het logisch dat er een systeem is dat dat probeert te vermijden."

Gedragsanalyse bevestigt de positieve impact van zwellingen

Naast hun onderzoek op cellulair niveau, probeerden de onderzoekers de impact van axonale zwellingen op de algehele hersenfunctie te bepalen. Het team gebruikte drie tests die waren ontworpen om motorisch leren en coördinatie te beoordelen, die tot de belangrijkste rollen van het cerebellum behoren. Ondersteund door modellering om rekening te houden met de natuurlijke variatie tussen individuele leervaardigheden, onthulden de resultaten een positieve correlatie tussen de overvloed aan axonale zwellingen in cerebellaire Purkinje-cellen en motorisch leervermogen.

"We denken dat de weblink hoogstwaarschijnlijk een indirecte is", legt Watt uit. “Het weten gebeurt hoogstwaarschijnlijk ergens anders, maar de info wordt extra betrouwbaar doorgegeven en daardoor zien we een verbouwing.”