Neurony mogą komunikować się nie tylko poprzez bezpośredni kontakt, naukowcy odkryli nową formę komunikacji neuronowej.
Naukowcy uważają, że zidentyfikowali wcześniej nieznaną formę komunikacji neuronowej. Sygnały przechodzą przez tkankę mózgową i mogą również bezprzewodowo przemieszczać się z jednej części mózgu do drugiej, nawet jeśli są chirurgicznie oddzielone od siebie.
Odkrycie to daje radykalnie nowe wyjaśnienie, w jaki sposób neurony mogą się ze sobą komunikować. Jest to niewyjaśniony proces, który nie ma nic wspólnego z konwencjonalnymi mechanizmami, takimi jak transmisja synaptyczna, transport aksonalny i połączenia szczelinowe.
„Nie rozumiemy jeszcze w pełni implikacji tego odkrycia” - mówi inżynier neuro- i biomedyczny Dominique Durand z Case Western Reserve University. „Ale zdajemy sobie sprawę, że jest to zupełnie nowa forma komunikacji w mózgu i jesteśmy bardzo zaskoczeni naszym odkryciem”.
Naukowcy od dziesięcioleci wiedzą, że w mózgu występują powolne, rytmiczne fale oscylacji neuronalnych, czyli rytmu theta. Ich cel nie był jasny, ale obserwuje się je w korze i hipokampie podczas snu i podobno odgrywają rolę we wzmacnianiu wspomnień.
„Funkcjonalne znaczenie tego powolnego rytmu w sieci okołonerwowej pozostaje tajemnicą” - wyjaśnia neurobiolog Clayton Dickinson z University of Alberta. Nie był zaangażowany w badanie, ale wziął udział w dyskusji w osobnym artykule.
„To pytanie”, kontynuuje Dickinson, „można rozwiązać, gdy komórkowe i międzykomórkowe mechanizmy leżące u podstaw tego zjawiska będą jasne”. W tym celu Durant i jego współpracownicy zbadali wolną rytmiczną aktywność in vitro, badając fale mózgowe w skrawkach hipokampu uzyskanych z myszy pozbawionych głowy.
Odkryli, że ta powolna, rytmiczna aktywność może generować pola elektryczne, które z kolei aktywują sąsiednie komórki. W ten sposób powstaje forma komunikacji neuronowej bez chemicznej transmisji synaptycznej i połączeń typu gap.
Film promocyjny:
„Wiedzieliśmy o tych falach od dawna, ale nikt nie potrafił wyjaśnić ich dokładnego celu i nikt nie sądził, że mogą się rozprzestrzeniać samodzielnie” - mówi Durant.
Aktywność neuronalna może być regulowana, wzmacniana lub blokowana przez zastosowanie słabych pól elektrycznych i jako analog ma inny tryb komunikacji komórkowej zwany transmisją epaptyczną.
Najbardziej radykalnym odkryciem badania było to, że pola elektryczne mogą aktywować neurony, nawet jeśli są one całkowicie rozerwane w odciętej tkance mózgowej, pod warunkiem, że obie części pozostają w bliskim sąsiedztwie.
„Aby upewnić się, że wycinek został całkowicie odcięty, dwa kawałki oddzielono, a następnie ponownie połączono, a pod mikroskopem operacyjnym zaobserwowano wyraźną przerwę” - wyjaśniają autorzy w artykule.
Powolna rytmiczna aktywność hipokampu może rzeczywiście wywołać zdarzenie po drugiej stronie utworu, pomimo całkowitego cięcia między dwoma utworami.
Jeśli uważasz, że brzmi to dziwnie, nie zdziw się, nie jesteś jedynym, który tak myśli. Komisja przeglądowa w The Journal of Physiology, gdzie opublikowano badanie, nalegała na powtórzenie eksperymentów przed wyrażeniem zgody na ich opublikowanie.
Durant i jego współpracownicy sumiennie wypełnili ten wymóg, w pełni świadomi takiej ostrożności, ponieważ sami zdawali sobie sprawę z bezprecedensowej dziwności wyników swoich obserwacji.
„To był przełomowy moment” - mówi Durant - „dla nas i dla wszystkich naukowców, z którymi się o tym komunikowaliśmy. Ale każdy eksperyment, który przeprowadziliśmy, tylko potwierdził nasze wyniki”.
Potrzeba będzie znacznie więcej badań, aby dowiedzieć się, czy ta sama forma komunikacji neuronowej występuje w ludzkim mózgu. Wymaga również zbadania, jaką spełnia funkcję. Jak dotąd pozostaje to szokujący fakt.
Jak mówi Dixon, dopiero się okaże, czy wyniki są związane z powolnym, spontanicznym rytmem obserwowanym w korze i tkance hipokampu podczas snu i stanów przypominających sen.
Lina Medvedeva