محققان عملکرد جدیدی را کشف کردند که توسط تقریبا نیمی از سلول های مغز انجام می شود

محققان دانشکده پزشکی دانشگاه تافتز عملکرد ناشناخته ای را کشف کردند که توسط نوعی سلول انجام می شد که تقریباً نیمی از تمام سلول های مغز را تشکیل می دهد.

دانشمندان می‌گویند این کشف در موش‌ها از عملکرد جدیدی توسط سلول‌های موسوم به آستروسیت، مسیر جدیدی را برای تحقیقات علوم اعصاب باز می‌کند که ممکن است روزی به درمان بسیاری از اختلالات از صرع گرفته تا آلزایمر و آسیب‌های مغزی منجر شود.

این به نحوه تعامل آستروسیت ها با نورون ها مربوط می شود که سلول های بنیادی مغز و سیستم عصبی هستند که ورودی های دنیای بیرون را دریافت می کنند. نورون ها از طریق مجموعه پیچیده ای از سیگنال های الکتریکی و شیمیایی، اطلاعات را بین نواحی مختلف مغز و بین مغز و بقیه سیستم عصبی منتقل می کنند.

تا به حال، دانشمندان معتقد بودند که آستروسیت ها مهم هستند، اما اعضای کمتر بازیگری در این فعالیت هستند. آستروسیت ها رشد آکسون ها را هدایت می کنند، برآمدگی بلند و باریک یک نورون که تکانه های الکتریکی را هدایت می کند. آنها همچنین انتقال دهنده های عصبی را کنترل می کنند، مواد شیمیایی که انتقال سیگنال های الکتریکی را در سراسر مغز و سیستم عصبی امکان پذیر می کنند. علاوه بر این، آستروسیت ها سد خونی مغزی می سازند و به آسیب واکنش نشان می دهند.

اما به نظر می‌رسید که آنها مانند نورون‌های بسیار مهم از نظر الکتریکی فعال نبودند.

کریس دولا، دانشیار علوم اعصاب در دانشکده پزشکی و دانشکده تحصیلات تکمیلی علوم زیست پزشکی و نویسنده مسئول در مقاله‌ای که امروز منتشر شد، می‌گوید: «فعالیت الکتریکی آستروسیت‌ها نحوه عملکرد نورون‌ها را تغییر می‌دهد. علوم اعصاب طبیعت. ما روش جدیدی را کشف کرده‌ایم که دو تا از مهم‌ترین سلول‌های مغز با یکدیگر صحبت می‌کنند. از آنجایی که ناشناخته‌های زیادی در مورد نحوه عملکرد مغز وجود دارد، کشف فرآیندهای بنیادی جدیدی که عملکرد مغز را کنترل می‌کنند، کلید توسعه درمان‌های جدید برای عصب‌شناسی است. بیماری ها.”

علاوه بر دولا و نویسنده اصلی موریتز آرمبراستر، سایر نویسندگان این مطالعه عبارتند از: ساپترناب ناسکار، مری سامر، الیوت کیم، و فیلیپ جی. هایدون از دانشکده پزشکی دانشگاه تافتس. ژاکلین پی. گارسیا از برنامه زیست شناسی سلولی، مولکولی و تکاملی در دانشکده تحصیلات تکمیلی علوم زیست پزشکی تافتس. و محققانی از سایر موسسات.

برای انجام این کشف، تیم از فناوری کاملاً جدید برای ابداع تکنیکی استفاده کرد که به آنها امکان می دهد خواص الکتریکی فعل و انفعالات سلول های مغز را ببینند و مطالعه کنند، چیزی که قبلاً قابل مشاهده نبود.

آرمبراستر، استادیار پژوهشی علوم اعصاب در دانشکده پزشکی می‌گوید: با این ابزارهای جدید، ما اساساً جنبه‌های کاملاً جدیدی از زیست‌شناسی را کشف کرده‌ایم. با آمدن ابزارهای بهتر – به عنوان مثال، حسگرهای فلورسنت جدید به طور مداوم در حال توسعه هستند – ما درک بهتری از چیزهایی خواهیم داشت که قبلاً حتی به آنها فکر نمی کردیم.

دولا توضیح می دهد: «فناوری جدید فعالیت الکتریکی را با نور تصویر می کند. نورون‌ها از نظر الکتریکی بسیار فعال هستند و فناوری جدید به ما اجازه می‌دهد تا ببینیم که آستروسیت‌ها نیز از نظر الکتریکی فعال هستند.

دولا آستروسیت‌ها را این‌گونه توصیف می‌کند: «اطمینان حاصل می‌کنند که همه چیز در مغز آرام است، و اگر مشکلی پیش بیاید، اگر آسیبی یا عفونت ویروسی وجود داشته باشد، آن را تشخیص می‌دهند، سعی می‌کنند پاسخ دهند و سپس سعی می‌کنند از مغز در برابر توهین محافظت کنند. کار بعدی این است که تعیین کنید که چگونه آستروسیت ها در هنگام وقوع این توهین ها تغییر می کنند.”

ارتباط نورون به نورون از طریق انتشار بسته هایی از مواد شیمیایی به نام انتقال دهنده های عصبی اتفاق می افتد. دانشمندان می دانستند که آستروسیت ها انتقال دهنده های عصبی را کنترل می کنند و به اطمینان از سالم ماندن نورون ها کمک می کنند. اما مطالعه جدید نشان می‌دهد که نورون‌ها همچنین یون‌های پتاسیم را آزاد می‌کنند که فعالیت الکتریکی آستروسیت و نحوه کنترل انتقال‌دهنده‌های عصبی را تغییر می‌دهد.

او می‌گوید: «بنابراین نورون کاری را که آستروسیت انجام می‌دهد کنترل می‌کند، و آنها به عقب و جلو ارتباط برقرار می‌کنند. نورون‌ها و آستروسیت‌ها با یکدیگر به گونه‌ای صحبت می‌کنند که قبلاً درباره آن شناخته نشده بود.

تأثیر بر تحقیقات آینده

کشف تلاقی آستروسیت-نرون سوالات متعددی را در مورد نحوه عملکرد این تعاملات در آسیب شناسی مغز و در توسعه یادگیری و حافظه ایجاد می کند. او می‌گوید: «این ما را وادار می‌کند درباره هر کاری که آستروسیت‌ها انجام می‌دهند تجدید نظر کنیم، و اینکه چگونه این واقعیت که آستروسیت‌ها از نظر الکتریکی فعال هستند ممکن است بر طیف گسترده‌ای از بیماری‌های عصبی تأثیر بگذارد.»

به عنوان مثال، در بیماری آلزایمر، آستروسیت‌ها انتقال‌دهنده‌های عصبی را کنترل نمی‌کنند، اگرچه این وظیفه اساسی آنهاست. مشکلات مشابهی با آسیب تروماتیک مغزی و صرع رخ می دهد. برای سال‌ها دانشمندان فکر می‌کردند که شاید این مشکل به دلیل عدم وجود پروتئین یا جهشی است که باعث می‌شود پروتئین کار نکند.

آرمبروستر می‌گوید: «تجمیع پتاسیم خارج سلولی در مغز فرض بر این است که به صرع و آسیب‌شناسی میگرن کمک می‌کند. این مطالعه جدید به ما درک بهتری از چگونگی پاکسازی آستروسیت‌ها و کمک به حفظ تعادل تحریک می‌دهد.»

محققان اکنون در حال غربالگری داروهای موجود هستند تا ببینند که آیا آنها می توانند تعاملات نورون-آستروسیت را دستکاری کنند. آیا می‌توانیم با انجام این کار، روزی به مردم کمک کنیم تا سریع‌تر یا بهتر یاد بگیرند؟ آیا می‌توانیم آسیب مغزی را در زمان وقوع ترمیم کنیم؟» دولا می پرسد.

فناوری جدید مورد استفاده برای انجام این کشف نه تنها راه های جدیدی را برای تفکر در مورد فعالیت آستروسیت ها باز می کند، بلکه رویکردهای جدیدی را برای فعالیت تصویربرداری از طریق مغز ارائه می دهد. پیش از این، هیچ راهی برای تصویربرداری از فعالیت پتاسیم در مغز، به عنوان مثال، یا مطالعه چگونگی نقش پتاسیم در خواب، متابولیسم، یا آسیب و عفونت در مغز وجود نداشت.

او می‌گوید: «ما این ابزارها را به آزمایشگاه‌های دیگر می‌دهیم تا بتوانند از همان سنجش‌ها و تکنیک‌ها برای مطالعه سؤالات مورد علاقه خود استفاده کنند. دانشمندان ابزارهایی را برای مطالعه سردرد، تنفس، اختلالات رشد و طیف گسترده ای از بیماری های عصبی مختلف به دست می آورند.