Introduksjon
En hjerne er ingenting hvis ikke kommunikativ. Nevroner er chatterboxene til dette samtaleorganet, og de snakker med hverandre ved å utveksle pulser av elektrisitet ved hjelp av kjemiske budbringere kalt nevrotransmittere. Ved å gjenta denne prosessen milliarder av ganger per sekund, konverterer en hjerne klynger av kjemikalier til koordinerte handlinger, minner og tanker.
Forskere studerer hvordan hjernen fungerer ved å avlytte den kjemiske samtalen. Men nevroner snakker så høyt og ofte at hvis det er andre, roligere stemmer, kan det være vanskelig å høre dem.
I det meste av det 20. århundre var nevroforskere stort sett enige om at nevroner er de eneste hjernecellene som forplanter elektriske signaler. Alle de andre hjernecellene, kalt glia, ble antatt å tjene rene støttende roller. Så, i 1990, dukket det opp et merkelig fenomen: Forskere observerte en astrocytt, en undertype av gliaceller, som reagerer på glutamat, den viktigste nevrotransmitteren som genererer elektrisk aktivitet.
I tiårene siden har forskerteam kommet opp med motstridende bevis, noen rapporterer at astrocytter signaliserer, og andre svarer at de definitivt ikke gjør det. Uenigheten utspilte seg på konferanser og i anmeldelse etter anmeldelse av bevisene. De to sidene virket uforenlige.
Et nytt papir publisert i Natur i september presenterer det beste beviset ennå på at astrocytter kan signalisere, samlet over åtte år av et team ledet av Andrea Volterra, besøksfakultet ved Wyss Center for Bio and Neuro Engineering i Genève, Sveits. Studien inkluderer to viktige bevis: bilder av glutamat som strømmer fra astrocytter, og genetiske data som tyder på at disse cellene, kalt glutamaterge astrocytter, har det cellulære maskineriet til å bruke glutamat slik nevroner gjør.
Artikkelen hjelper også å forklare tiårene med motstridende funn. Fordi bare noen astrocytter kan utføre denne signaleringen, har begge sider av kontroversen på en måte rett: En forskers resultater avhenger av hvilke astrocytter de har tatt prøver av.
"Denne studien er så kul fordi den gir en forklaring på hvorfor begge disse dataene var der ute og motstridende," sa Christopher Dulla, professor i nevrovitenskap ved Tufts University som studerer astrocytisk signalering og ikke var involvert i det nye arbeidet. "Jeg pleier å kjøpe det."
Oppdagelsen åpner for muligheten for at noen astrocytter utgjør en viktig del av hjernens kretsløp. "Mer og mer kommer vi til ideen om at det er en deltakelse av alle celletyper til funksjonen til hjernen," sa Volterra. "Det er mye mer integrert enn det var antatt før."
Et kommunikativt nett
Det samlende navnet "glia" - fra det greske ordet for "lim" - for alle hjerneceller som ikke er nevroner, som astrocytter, formidler forskernes opprinnelige syn på at hovedformålet deres var å holde nevroner sammen. Siden den første beskrivelsen av astrocytter i 1865, har forskere imidlertid oppdaget det de kan mye mer. For det første har de glutamatreseptorer, som de bruker til å oppdage og rydde opp i overflødige nevrotransmittere i mellomrommene rundt nevronene.
Det som har vært mindre klart er om de kan bruke glutamat til å generere et elektrisk signal på egen hånd. I 1994, forskere stimulerte astrocytter i en tallerken og så nærliggende nevroner ser ut til å reagere ved å forberede seg på å sende et signal. Og i 1997, Volterra og hans kolleger observerte det motsatte: Rotteastrocytter svarte på nevronenes anrop med oscillerende bølger av signalmolekylet kalsium. Fra 2000 til 2012 publiserte forskere mer enn 100 artikler som rapporterte bevis til fordel for astrocytters evne til å kommunisere via synapser.
Men andre stilte spørsmål ved hvordan bevisene ble samlet og tolket. I 2014 for eksempel forskere oppdaget at en nøkkelmusemodell var feil, og reiste spørsmål om de tidligere studiene som brukte disse musene.
I mellomtiden utviklet synet på astrocytter seg, og forskerne begynte å betrakte dem som aktive deltakere i hjernens behandling av informasjon. Mens nevroner og deres forgrenede dendritter ofte er avbildet som trær, er astrocytter mer som en sopp, og danner en tettvevd matte som dekker hjernen og deler informasjon mellom dens bestanddeler. På denne måten ser det ut til at astrocytter danner et koordinert nett som påvirker nevronal aktivitet. For eksempel, i 2016, mens han utførte nevrovitenskapelig forskning ved University of California, San Francisco, Kira Poskanzer oppdaget at museastrocytter kan få nærliggende nevroner til å gå inn i en rytmisk søvntilstand ved å regulere glutamat.
"Det er mindre som en individuell celle gjør sine egne ting og mer som en del av et helt team av celler som jobber sammen," sa Poskanzer, nå ved bioteknologisk oppstart Arcadia Science.
Imidlertid er det en forskjell mellom å tørke opp glutamat og virkelig generere signaler. Volterra mente at noen astrocytter var i stand til det siste. Men for å bevise det trengte han bevis på at astrocytter kan sende signaler og ha de riktige verktøyene til å gjøre det på relevante, meningsfulle måter.
En ny klasse av hjerneceller
Volterra benyttet seg av en ny tilnærming til å studere hjernen: encellet RNA-sekvensering, som tar et øyeblikksbilde av hele serien av gener som er aktive i individuelle celler gjennom et vev. Ved å gre gjennom åtte databaser med musehippocampusceller, identifiserte han ni klynger av astrocytter, kjennetegnet ved deres genaktivitet. Astrocytter i én - og bare én - av klyngene transkriberte proteiner som er kjent for å være involvert i nevrotransmitterlagring, frigjøring og transport ved hjelp av vesikler, slik det skjer i nevroner. Cellene var ikke jevnt fordelt over hjerneregionen, eller til og med gjennom spesifikke kretsløp.
For å se om folk har disse cellene, søkte Volterra og teamet hans i tre databaser med humane hippocampusceller etter de samme proteinsignaturene de hadde sett i museastrocyttene. Signaturene dukket opp i alle tre datasettene.
Disse genetiske dataene var imidlertid fortsatt indirekte bevis. Volterra trengte å vise signaleringen i aksjon. Han og teamet hans simulerte et nevronalt signal til astrocytter i skiver av musehjernen og tok bilder av molekylene frigjort av astrocyttene. Noen - men ikke alle - astrocytter reagerte med glutamat. Og da forskerne hindret astrocytter i å bruke vesikler, kunne cellene ikke lenger frigjøre glutamat.
For Volterra var bevisene klare. «Vi hadde rett. Det er astrocytter som frigjør glutamat," sa han. "Men vi tok også feil, fordi vi trodde alle astrocytter frigjør glutamat."
Funnene øker nesten helt sikkert den nåværende forståelsen av måten hjernen kommuniserer på, sa Dmitri Rusakov, professor i nevrovitenskap ved University College London som ikke var involvert i arbeidet. Men på hvilken måte er et åpent spørsmål.
Å vite at astrocytter kan signalisere er bare det første trinnet. Det faktum svarer ikke på hvordan synapser reagerer på astrocytisk glutamat. Det står ikke hvilke funksjoner som krever astrocyttsignalering i stedet for, eller i tillegg til, nevroner. Den forklarer ikke hvorfor noen områder av hjernen har flere glutamaterge astrocytter enn andre, eller hvorfor en undergruppe bruker denne funksjonen mens resten ikke gjør det.
I stedet, som alle nye oppdagelser, stiller det nye spørsmål for vitenskapen å svare på.
"Vi har en betydelig mengde bevis," sa Rusakov. "Nå trenger du en teori for å sette det hele sammen."
Quanta gjennomfører en serie undersøkelser for å tjene publikum bedre. Ta vår biologi leserundersøkelse og du vil bli registrert for å vinne gratis Quanta handelsvarer.
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
- kilde: https://www.quantamagazine.org/these-cells-spark-electricity-in-the-brain-theyre-not-neurons-20231018/
- :er
- :ikke
- ][s
- $OPP
- 100
- 1994
- 2000
- 2012
- 2014
- 2016
- 20.
- a
- evne
- Om oss
- Logg inn
- tvers
- Handling
- handlinger
- aktiv
- aktivitet
- tillegg
- Fordel
- Etter
- avtalte
- Alle
- nesten
- også
- blant
- an
- og
- andrea
- En annen
- besvare
- vises
- dukket opp
- tilnærming
- ER
- områder
- rundt
- AS
- At
- publikum
- BE
- fordi
- vært
- før du
- Begynnelsen
- antatt
- BEST
- Bedre
- mellom
- milliarder
- bioteknologi
- kroppen
- både
- Begge sider
- Brain
- hjerneceller
- men
- kjøpe
- by
- california
- som heter
- Samtaler
- CAN
- stand
- celle
- Celler
- mobilnettet
- sentrum
- Århundre
- Gjerne
- kjemisk
- kjemikalier
- Christopher
- klasse
- fjerne
- kollegaer
- Høyskole
- Kom
- kommunisere
- kommunikativ
- fullføre
- gjennomføre
- konferanser
- Motstrid
- Vurder
- bestanddel
- kontrovers
- Samtale
- conversational
- Kul
- koordinert
- kunne
- nysgjerrig
- Gjeldende
- dato
- datasett
- databaser
- tiår
- helt sikkert
- beskrivelse
- oppdage
- forskjell
- oppdaget
- Funnet
- parabolen
- Fornem
- distribueres
- do
- ikke
- gjør
- dubbet
- åtte
- elektrisitet
- dukket
- Ingeniørarbeid
- Enter
- kom inn
- avgjørende
- Selv
- jevnt
- bevis
- utvikling
- eksempel
- overskytende
- utveksling
- Forklar
- forklaring
- Faktisk
- favorisere
- funn
- Først
- feil
- Rennende
- Til
- skjema
- Francisco
- Gratis
- fra
- funksjon
- funksjoner
- samlet
- generere
- genererer
- genererer
- genetisk
- Genève
- fikk
- gresk
- HAD
- Hard
- Ha
- he
- høre
- hjelper
- hippocampus
- hans
- hold
- Hvordan
- Men
- HTTPS
- menneskelig
- Tanken
- identifisert
- if
- bilder
- in
- inkluderer
- individuelt
- informasjon
- innledende
- i stedet
- integrert
- inn
- involvert
- IT
- DET ER
- nøkkel
- kjent
- i stor grad
- mindre
- i likhet med
- London
- lenger
- maskiner
- magazine
- Hoved
- meningsfylt
- Minner
- handelsvarer
- mus
- kunne
- modell
- molekyl
- mer
- mest
- mus
- mye
- navn
- Natur
- Trenger
- nødvendig
- nevronale
- Nerveceller
- Neuroscience
- nevrotransmitter
- Ny
- NIH
- Nei.
- ingenting
- nå
- of
- ofte
- on
- ONE
- bare
- åpen
- åpner
- or
- Annen
- andre
- vår
- ut
- enn
- egen
- Papir
- papirer
- del
- deltakere
- deltakelse
- deler
- Ansatte
- for
- utføre
- fenomen
- stykker
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- spilt
- positurer
- mulighet
- forbereder
- gaver
- Før
- prosess
- prosessering
- Professor
- bevis
- Protein
- Proteiner
- Bevis
- gir
- publisert
- rent
- formål
- sette
- Quantamagazin
- spørsmål
- avhørt
- spørsmål
- heve
- ROTTE
- Reader
- region
- regulerende
- slipp
- utgitt
- relevant
- Rapportering
- krever
- forskning
- forskere
- Svare
- svare
- REST
- Resultater
- ikke sant
- RNA
- roller
- Sa
- samme
- San
- San Fransisco
- så
- sier
- Vitenskap
- forskere
- Sekund
- se
- synes
- syntes
- sett
- send
- forstand
- September
- sekvense
- Serien
- betjene
- sett
- Aksjer
- Vis
- Tilbehør
- Signal
- signaler
- signaturer
- signifikant
- siden
- sove
- Snapshot
- So
- noen
- mellomrom
- Spark
- snakke
- spesifikk
- oppstart
- Tilstand
- Trinn
- Still
- lagring
- studier
- Studer
- Studerer
- suite
- støttende
- sveits
- synapser
- Ta
- tar
- Snakk
- lag
- lag
- enn
- Det
- De
- deres
- Dem
- deretter
- teori
- Der.
- Disse
- de
- ting
- denne
- De
- selv om?
- trodde
- tre
- Gjennom
- hele
- tett
- ganger
- vev
- til
- sammen
- tok
- verktøy
- transportere
- Trær
- virkelig
- dusker
- to
- typeform
- typer
- forståelse
- universitet
- University of California
- bruke
- brukt
- bruker
- ved hjelp av
- av
- Se
- STemmer
- var
- bølger
- Vei..
- måter
- we
- web
- webp
- var
- Hva
- når
- om
- hvilken
- mens
- HVEM
- hele
- hvorfor
- vil
- vinne
- med
- ord
- Arbeid
- arbeid
- virker
- woven
- Feil
- år
- ennå
- du
- zephyrnet