„Komórki pomocnicze” mózgu odgrywają aktywną rolę w pamięci i uczeniu się
Nowe badania dostarczają dalszych dowodów na to, że komórki glejowe nie tylko wspierają i odżywiają neurony, o których tradycyjnie mówi się, że są komórkami odpowiedzialnymi za funkcjonowanie mózgu.
Okazuje się, że komórki glejowe zwane astrocytami - tak zwane, ponieważ mają kształt podobny do gwiazd - odgrywają aktywną rolę w pamięci i uczeniu się.
Tak wynika z nowych badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Kalifornijskim (UC) w Riverside.
Zespół odkrył, że astrocyty - których liczba znacznie przewyższa liczbę neuronów - mogą zarządzać ograniczoną przestrzenią w hipokampie mózgu poprzez przycinanie niechcianych synaps lub połączeń między neuronami.
Hipokamp to mała, ale kluczowa część mózgu, która jest ważna dla pamięci i uczenia się.
W artykule opublikowanym obecnie w Journal of Neuroscience, naukowcy opisują, w jaki sposób badali mechanizmy, za pomocą których astrocyty regulują „przebudowę obwodu hipokampu podczas uczenia się”.
Odkryli, że kiedy astrocyty wytwarzają zbyt dużo białka zwanego efryną-B1, powoduje to problemy z pamięcią u myszy.
Starszy autor badania Iryna M. Ethell, profesor nauk biomedycznych w Szkole Medycznej Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside, wyjaśnia: „[O] werprodukcja tego białka w astrocytach może prowadzić do upośledzenia pamięci kontekstowej i zdolności poruszania się w przestrzeni . ”
Neurony, komórki glejowe i synapsy
Istnieją dwa główne typy komórek w mózgu i rdzeniu kręgowym: neurony; i bardziej obfite komórki glejowe, które składają się z mikroglej, astrocytów i oligodendrocytów.
Początkowo sądzono, że neurony są aktywnymi jednostkami roboczymi mózgu, a rolą komórek glejowych jest bierne ich wspieranie i pielęgnowanie.
Jednak coraz więcej badań pokazuje, że komórki glejowe są dalekie od pasywności i odgrywają aktywną rolę w rozwoju mózgu i układu nerwowego.
Na przykład wiemy, że astrocyty pomagają regulować wytwarzanie i funkcję synaps lub przestrzeni między końcem neuronu a innymi neuronami, z którymi się komunikuje.
Komunikacja odbywa się za pomocą przekaźników chemicznych lub neuroprzekaźników, które przenoszą sygnały przez synapsy.
Naukowcy zauważają, że poprzednie badania powiązały nieprawidłowe interakcje między astrocytami i neuronami z rozwojowymi i zwyrodnieniowymi zaburzeniami mózgu.
Niektóre z tych badań wykazały również, że nieprawidłowe interakcje są powiązane z upośledzeniem pamięci i uczenia się. Jednak nie zidentyfikowali podstawowych mechanizmów.
Zgodnie z własnymi odkryciami prof. Ethell twierdzi, że ona i jej koledzy uważają, że „astrocyty wyrażające zbyt dużo efryny-B1 mogą atakować neurony i usuwać synapsy”.
Ten rodzaj „utraty synaps” obserwowano w chorobie Alzheimera, stwardnieniu zanikowym bocznym i innych chorobach neurodegeneracyjnych.
Astrocyty usuwają synapsy
Naukowcy rozpoczęli badanie interakcji między komórkami glejowymi a neuronami, badając wpływ astrocytów na neurony myszy w laboratorium. Odkryli, że kiedy dodali astrocyty, które wytwarzają zbyt dużo efryny-B1 do neuronów, „zjadali” synapsy.
Usunięcie synaps w mózgu zmienia pamięć i obwody uczenia się, więc to odkrycie sugeruje, że interakcje między komórkami glejowymi a neuronami mogą wpływać na pamięć i uczenie się.
Aby dokładniej zbadać tę kwestię, naukowcy zbadali wpływ na żywe myszy. Kiedy zwiększyli poziom efryny-B1 u zwierząt, odkryli, że zwierzęta nie pamiętały zachowań, których się właśnie nauczyły.
Możliwe, że „nadprodukcja efryny-B1 może być nowym mechanizmem, dzięki któremu niechciane synapsy są usuwane ze zdrowego mózgu” - spekuluje prof. Ethell.
Pomysł ten jest poparty faktem, że wzrost produkcji efryny-B1 przez astrocyty jest często obserwowany w urazowym uszkodzeniu mózgu.
Jednak „nadmierne usuwanie” synaps może powodować problemy i prowadzić do neurodegeneracji, kontynuuje prof. Ethell.
Zapominanie jest niezbędne do nauki
W hipokampie - części mózgu, która zajmuje się głównie pamięcią - w miarę uczenia się nowych rzeczy tworzą się nowe synapsy.
Profesor Ethell mówi, że ze względu na ograniczoną ilość miejsca w tym małym regionie konieczne jest usunięcie niektórych niechcianych połączeń, aby zrobić miejsce na nowe jako nowe wspomnienia.
Równowaga między tworzeniem nowych synaps a usuwaniem niechcianych jest utrzymywana przez wzrost i spadek produkcji efryny-B1 przez astrocyty.
„Aby się uczyć”, twierdzi prof. Ethell, „musimy najpierw zapomnieć”. Ona i jej koledzy kontynuują badania komórek glejowych i chcą odkryć, dlaczego tylko niektóre, a nie wszystkie astrocyty usuwają synapsy.
„Wiemy na pewno, że kierowanie tylko neuronów do badań jest nieskuteczne. To także komórki glejowe, które wymagają naszej uwagi ”.
Prof. Iryna M. Ethell
