Ново изследване предоставя допълнителни доказателства, че глиалните клетки не само поддържат и подхранват невроните, за които традиционно се казва, че са клетките, отговорни за функционирането на мозъка.
Изглежда, че глиалните клетки, наречени астроцити - така наречените, тъй като имат форма, подобна на звездите - играят активна роля в паметта и ученето.
Това е според ново проучване от Университета на Калифорния (UC), Riverside.
Екипът установи, че астроцитите - които значително превъзхождат невроните - могат да управляват ограниченото пространство в мозъчния хипокампус чрез подрязване на нежелани синапси или връзките между невроните.
Хипокампусът е малка, но решаваща част от мозъка, която е важна за паметта и ученето.
В статия, която сега е публикувана в Вестник по неврология, изследователите описват как са изследвали механизмите, чрез които астроцитите регулират „ремоделирането на хипокампалната верига по време на обучението“.
Те открили, че когато астроцитите произвеждат твърде много протеин, наречен ефрин-В1, това причинява проблеми с паметта при мишките.
Както обяснява старшият автор на изследването Ирина М. Етел, която е професор по биомедицински науки в Училището по медицина на UC Riverside, „[O] продуцирането на този протеин в астроцитите може да доведе до нарушено задържане на контекстуалната памет и способността за навигация в пространството . "
Неврони, глиални клетки и синапси
Има два основни типа клетки в мозъка и гръбначния мозък: неврони; и по-обилните глиални клетки, които се състоят от микроглии, астроцити и олигодендроцити.
Първоначално се е смятало, че невроните са активните работещи звена на мозъка и че ролята на глиалните клетки е да ги пасивно поддържат и възпитават.
Но все повече изследвания показват, че глиалните клетки далеч не са пасивни и играят активна роля в развитието на мозъка и нервната система.
Например, ние знаем, че астроцитите помагат да се регулира генерирането и функцията на синапсите или пространствата между края на неврона и другите неврони, с които той комуникира.
Комуникацията е посредством химически пратеници или невротрансмитери, за да пренася сигнали през синапсите.
Изследователите отбелязват, че предишни проучвания свързват ненормалните взаимодействия между астроцитите и невроните с нарушения в развитието и дегенеративни заболявания на мозъка.
Някои от тези проучвания също установяват, че ненормалните взаимодействия са свързани с увреждания на паметта и обучението. Те обаче не идентифицираха основните механизми.
Следвайки собствените си открития, проф. Етел казва, че тя и нейните колеги вярват, че „астроцитите, експресиращи твърде много ефрин-В1, могат да атакуват невроните и да премахват синапсите“.
Този тип „загуба на синапс“ е наблюдаван при болестта на Алцхаймер, амиотрофична латерална склероза и други невродегенеративни заболявания.
Астроцитите премахват синапсите
Изследователите започнаха да изучават взаимодействието между глиалните клетки и невроните, като изследваха ефекта на астроцитите върху миши неврони в лабораторията. Те откриха, че когато добавят астроцити, които произвеждат твърде много ефрин-В1 към невроните, те „изяждат“ синапсите.
Премахването на синапсите в мозъка променя паметта и учебните вериги, така че това откритие предполага, че взаимодействията между глиалните клетки и невроните вероятно ще повлияят на паметта и обучението.
За да изследват това по-нататък, учените са изследвали ефекта върху живи мишки. Когато повишиха нивата на ефрин-В1 при животните, те откриха, че животните не могат да си спомнят поведение, което току-що са научили.
Възможно е „свръхпроизводството на ефрин-В1 да бъде нов механизъм, чрез който нежеланите синапси се отстраняват в здравия мозък“, спекулира проф. Етел.
Тази идея се подкрепя от факта, че увеличаването на производството на ефрин-В1 от астроцитите често се наблюдава при черепно-мозъчна травма.
Но „прекомерното отстраняване“ на синапсите може да доведе до проблеми и да доведе до невродегенерация, продължава проф. Етел.
Забравата е необходима за ученето
В хипокампуса - частта от мозъка, която се занимава най-вече с паметта, се образуват нови синапси, докато научаваме нови неща.
И, казва проф. Етел, поради ограниченото пространство в този малък регион е необходимо да се изчистят някои нежелани връзки, за да се направи място за нови, когато се формират нови спомени.
Балансът между създаването на нови синапси и изчистването на нежеланите се поддържа чрез увеличаване и намаляване на производството на ефрин-В1 от астроцитите.
„За да се учим, твърди проф. Етел,„ първо трябва да забравим “. Тя и нейните колеги продължават разследването на глиални клетки и искат да открият защо само някои, а не всички астроцити премахват синапсите.
„Това, което със сигурност знаем, е, че насочването само към неврони за изследване е неефективно. Глиалните клетки също се нуждаят от нашето внимание. "
Проф. Ирина М. Етел