Nastal čas prepísať učebnice, tvrdia vedci: Toto o našom mozgu chápeme nesprávne už viac ako 100 rokov
Výskumníci sa v novej štúdii lepšie pozreli na tvar axónov, neurónových štruktúr, ktoré prenášajú informácie. Viac ako 100 rokov sme chápali nesprávne túto časť neurónov.
Výskumníci z Johns Hopkins Medicine hovoria, že je čas prepísať naše učebnice biológie. V novej štúdii dokázali, že mozgové bunky cicavcov nevyzerajú ako ruky, čo sme predpokladali už viac ako sto rokov.
Autori štúdie sa lepšie pozreli na časť mozgových buniek, ktorú nazývame axón. Ide o štruktúru, ktorá pripomína ruku, a ktorá sa načahuje k iným bunkám, aby medzi sebou dokázali vymieňať informácie. Dlho sa učilo, že axóny majú tvar cylindrických trubíc, no nová práca dokazuje, že táto predstava môže byť nesprávna. Axóny sa viac podobajú na perly, naukladané za sebou, ako pri náhrdelníku.
“Pochopenie skutočnej štruktúry axónov je dôležité na pochopenie toho, ako si mozgové bunky medzi sebou vymieňajú signály. Axóny sú ako káble, ktoré prepájajú naše mozgové tkanivo, dovoľujú nám učiť sa nové veci a zapamätať si ich, no ovládajú aj iné funkcie,” hovorí Shigeki Watanabe, jeden z autorov štúdie.
Čas prepísať učebnice
Predchádzajúce výskumy si boli vedomé “perlovitej” štruktúry axónov, no dlho sa predpokladalo, že tieto štruktúry vznikajú len v umierajúcom tkanive alebo pri neurodegeneratívnych poruchách, napríklad Parkinsonovej chorobe. Podľa predchádzajúcich štúdií mali byť zdravé axóny tvarované skôr ako trubice s takmer konštantným priemerom a len občasnými bublinovými štruktúrami.
Autori štúdie po prvýkrát pozorovali odlišný tvar axónov v nervových sústavách červov, čo ich podnietilo celý prípad prešetriť a pozrieť sa lepšie na to, aký majú tieto dôležité časti mozgových buniek skutočný tvar. Axóny sú mimoriadne malé komponenty mozgových buniek. Predpokladá sa, že sú približne stokrát menšie ako ľudský vlas. Na ich pozorovanie použili výskumníci špeciálny typ elektrónového mikroskopu.
“Na pozorovanie nanoškálových štruktúr pomocou štandardnej elektrónovej mikroskopie musíme fixovať a dehydrovať tkanivá, no pri tejto metóde ich zamrazíme, aby si zachovali svoj tvar. Môžeme to prirovnať k zamrazeniu hroznovej bobule namiesto toho, aby sme z nej spravili sušené hrozienko,” tvrdí Watanabe.
Výskumníci v rámci práce študovali tri typy mozgových buniek myší. Prvé boli neuróny vypestované v laboratóriu, druhým bunky získané z dospelých myší a posledným bunky z myšacích embryí. Tu výskumníci zistili, že všetky skúmané tkanivá mali neuróny s perlovitými axónmi.
Neprehliadni
“Naše zistenia napádajú už viac ako sto rokov akceptovanú štruktúru axónov,” vyjadril sa Watanabe.
Výskumníci plánujú aj výskum ľudských buniek
Následne vedci využili matematické modelovanie na to, aby zistili, či membrána axónu ovplyvňuje tvar perlovitej štruktúry. Zistili, že jednoduché mechanické modely dokážu vysvetliť tieto štruktúry mimoriadne efektívne. Ďalej v rámci výskumu odhalili, že zvýšenie koncentrácie cukrov v roztoku okolo axónu alebo zníženie napnutia medzi membránami zmenší veľkosť perlovitej štruktúry.
V ďalšom experimente výskumníci odstránili cholesterol z membrány, aby z nej urobili menej pevnú a viac tekutejšiu štruktúru. Pri týchto podmienkach postrehli, že axóny nemali až tak perlovitý tvar, no zároveň nedokázali až tak dobre prenášať elektrické signály. Usudzujú, že širší priestor v axóne dovoľuje iónom prejsť plynulejšie a vyhnúť sa “dopravným zápcham”.
Autori štúdie stimulovali myšacie axóny pomocou vysokofrekvenčnej elektrickej stimulácie, čím dosiahli napuchnutie axónu. Predpokladajú, že takéto axóny sú o približne 8% dlhšie a 17% širšie. Tento napuchnutý tvar si dokázali udržať najmenej pol hodinu po stimulácií a pomohol pri rýchlejšom presúvaní elektrických signálov.
Výskumníci plánujú v ďalších krokoch študovať ľudské axóny. Mozgové tkanivo plánujú získať zo súhlasom pacientov, ktorí prechádzajú operáciou mozgu alebo od ľudí, ktorí umreli dôsledkom neurodegeneratívneho ochorenia. V tejto štúdii sa ukáže, či tieto zistenia možno uplatniť aj na nás a ako neurodegeneratívne ochorenia vplývajú na tvar axónov. Vďaka výsledkom by sme mohli pochopiť náš mozog, najdôležitejší orgán ľudského tela, o niečo lepšie.
