نخستی ها و غیرپریمات ها در ساختار نورون هایشان متفاوت هستند

محققان گروه تحقیقاتی زیست‌شناسی عصبی توسعه در دانشگاه روهر-بوخوم در اطراف پروفسور پترا واله، با همکاری شرکای خود از مانهایم و یولیخ، آلمان، و لینز، اتریش، و لا لاگونا، اسپانیا، نشان داده‌اند که نخستی‌ها و غیرپریمات‌ها در جنبه مهم معماری آنها: منشا آکسون، که فرآیندی است که مسئول انتقال سیگنال های الکتریکی به نام پتانسیل عمل است. نتایج در 20 آوریل 2022 در مجله منتشر شد eLife.

آکسون ها می توانند از دندریت ها بیرون بیایند

تا به حال، دانش کتاب درسی تلقی می شد که آکسون همیشه، به استثنای اندک، از بدن سلولی یک نورون ناشی می شود. با این حال، ممکن است از دندریت ها نیز سرچشمه بگیرد، که برای جمع آوری و ادغام سیگنال های سیناپسی ورودی به کار می روند. به این دندریت های حامل آکسون می گویند.

پترا واهل توضیح می‌دهد: «یک جنبه منحصر به فرد پروژه این است که تیم با آماده‌سازی بافت و اسلاید آرشیو شده، که شامل مطالبی بود که سال‌ها برای آموزش دانش‌آموزان استفاده می‌شد، کار کردند. علاوه بر این، طیف وسیعی از گونه‌ها، از جمله جوندگان (موش، موش صحرایی)، ماهیان صحرایی (خوک)، گوشت‌خواران (گربه، فرت)، و ماکاک و انسان پستانداران راسته جانورشناسی مورد مطالعه قرار گرفتند. استفاده از پنج روش رنگ آمیزی و ارزیابی بیش از 34000 نورون، گروه را به این نتیجه رساند که تفاوت گونه ای بین غیرپریمات ها و نخستی ها وجود دارد. نورون های هرمی تحریکی به ویژه لایه های بیرونی II و III قشر مغز پستانداران دارای دندریت های حامل آکسون کمتری نسبت به نورون های هرمی غیرپریمات ها هستند.

علاوه بر این، تفاوت‌های کمی در نسبت سلول‌های دندریت حامل آکسون در گونه‌های گربه و انسان برای نورون‌های بازدارنده پیدا شد. هیچ تفاوت کمی در هنگام مقایسه در نواحی قشر ماکاک با عملکردهای حسی اولیه و مغز بالاتر مشاهده نشد. میکروسکوپ با وضوح بالا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بود، همانطور که پترا واهل توضیح می‌دهد: “این امکان تشخیص منشاء آکسونی را می‌دهد که با دقت در سطح میکرومتر ردیابی می‌شوند، که گاهی اوقات با میکروسکوپ نوری معمولی چندان آسان نیست.”

مزیت تکاملی هنوز مبهم است

اطلاعات کمی در مورد عملکرد دندریت های حامل آکسون وجود دارد. معمولاً یک نورون ورودی‌های تحریکی را که به دندریت‌ها می‌رسند با ورودی‌های بازدارنده ادغام می‌کند، فرآیندی که به آن ادغام سوماتودندریتی می‌گویند. سپس نورون تصمیم می گیرد که آیا ورودی ها به اندازه کافی قوی و مهم هستند که از طریق پتانسیل های عمل به سایر نورون ها و نواحی مغز منتقل شوند. دندریت‌های حامل آکسون ممتاز در نظر گرفته می‌شوند زیرا ورودی‌های دپلاریزه‌کننده به این دندریت‌ها می‌توانند پتانسیل‌های عمل را مستقیماً بدون دخالت جسمی و مهار سوماتیک برانگیزند. چرا این تفاوت گونه تکامل یافته است، و مزیت بالقوه ای که ممکن است برای پردازش اطلاعات نئوکورتیکال در پستانداران داشته باشد، هنوز ناشناخته است.