Nový výzkum poskytuje další důkazy o tom, že gliové buňky více než podporují a vyživují neurony, o nichž se tradičně říká, že jsou buňkami odpovědnými za fungování mozku.
Ukazuje se, že gliové buňky zvané astrocyty - tzv. Protože mají podobný tvar jako hvězdy - hrají aktivní roli v paměti a učení.
Vyplývá to z nové studie z University of California (UC), Riverside.
Tým zjistil, že astrocyty - které ohromně převyšují počet neuronů - mohou zvládnout omezený prostor v hipokampu mozku prořezáváním nežádoucích synapsí nebo spojů mezi neurony.
Hipokampus je malá, ale zásadní část mozku, která je důležitá pro paměť a učení.
V příspěvku, který je nyní publikován v Journal of Neuroscience, vědci popisují, jak zkoumali mechanismy, kterými astrocyty regulují „remodelaci obvodu hipokampu během učení“.
Zjistili, že když astrocyty produkují příliš mnoho bílkovin zvaných ephrin-B1, způsobuje to myším problémy s pamětí.
Jak vysvětluje vedoucí studie Iryna M. Ethell, profesorka biomedicínských věd na Lékařské fakultě UC Riverside, „[n] produkce tohoto proteinu v astrocytech může vést ke zhoršení retence kontextové paměti a schopnosti navigace ve vesmíru . “
Neurony, gliové buňky a synapse
V mozku a míše existují dva hlavní typy buněk: neurony; a hojnější gliové buňky, které jsou tvořeny mikrogliemi, astrocyty a oligodendrocyty.
Původně se předpokládalo, že neurony jsou aktivními pracovními jednotkami mozku a že úlohou gliových buněk je pasivně je podporovat a pěstovat.
Stále více výzkumů však ukazuje, že gliové buňky nejsou ani zdaleka pasivní a hrají aktivní roli ve vývoji mozku a nervového systému.
Například víme, že astrocyty pomáhají regulovat generování a funkci synapsí nebo mezer mezi koncem neuronu a ostatními neurony, se kterými komunikuje.
Komunikace spočívá v přenosu chemických signálů nebo neurotransmiterů k přenosu signálů přes synapse.
Vědci poznamenávají, že předchozí studie spojily abnormální interakce mezi astrocyty a neurony s vývojovými a degenerativními poruchami mozku.
Některé z těchto studií také zjistily, že abnormální interakce souvisí s poruchami paměti a učení. Nezjistili však základní mechanismy.
Na základě svých vlastních zjištění profesorka Ethell říká, že ona a její kolegové věří, že „astrocyty exprimující příliš mnoho efrinu-B1 mohou napadat neurony a odstraňovat synapse“.
Tento typ „ztráty synapsí“ byl pozorován u Alzheimerovy choroby, amyotrofické laterální sklerózy a dalších neurodegenerativních onemocnění.
Astrocyty odstraňují synapse
Vědci začali studovat interakci mezi gliovými buňkami a neurony zkoumáním účinku astrocytů na myší neurony v laboratoři. Zjistili, že když přidali do neuronů astrocyty, které produkují příliš mnoho efrinu-B1, „pojedly“ synapsy.
Odstranění synapsí v mozku mění paměť a učební obvody, takže toto zjištění naznačuje, že interakce mezi gliovými buňkami a neurony pravděpodobně ovlivní paměť a učení.
Za účelem dalšího prozkoumání vědci studovali účinek u živých myší. Když zvýšili hladinu efrinu-B1 u zvířat, zjistili, že si zvířata nemohou pamatovat chování, které se právě naučili.
Mohlo by se stát, že „nadprodukce efrinu-B1 může být novým mechanismem, kterým se ve zdravém mozku odstraňují nežádoucí synapsy,“ spekuluje prof. Ethell.
Tuto myšlenku podporuje skutečnost, že při traumatickém poranění mozku je často pozorováno zvýšení produkce ephrinu-B1 astrocyty.
„Nadměrné odstraňování“ synapsí však může způsobit problémy a vést k neurodegeneraci, pokračuje profesor Ethell.
Zapomnění je pro učení nezbytné
V hipokampu - části mozku, která se většinou zabývá pamětí - vznikají nové synapsy, když se učíme nové věci.
Profesor Ethell říká, že vzhledem k omezenému prostoru v této malé oblasti je nutné odstranit některá nechtěná spojení, aby se vytvořil prostor pro nové v podobě nových vzpomínek.
Rovnováha mezi vytvářením nových synapsí a odstraňováním nežádoucích je udržována zvyšováním a snižováním produkce efrinu-B1 astrocyty.
"Abychom se učili," tvrdí profesor Ethell, "musíme nejprve zapomenout." Ona a její kolegové pokračují ve výzkumu gliových buněk a chtějí zjistit, proč synapse odstraňují pouze některé, a ne všechny, astrocyty.
"Víme jistě, že cílení pouze na neurony pro studium je neúčinné." Jsou to také gliové buňky, které potřebují naši pozornost. “
Prof. Iryna M. Ethell