Μελέτη ανακαλύπτει νέο τρόπο επικοινωνίας των δύο πιο σημαντικών εγκεφαλικών κυττάρων

Τα αστροκύτταρα αντιστοιχούν περίπου στα μισά εγκεφαλικά κύτταρα των θηλαστικών. Τα εν λόγω κύτταρα ονομάζονται νευρογλοιακά, με τους επιστήμονες να πιστεύουν καιρό τώρα ότι χρησιμεύουν ως «νευρικοί σύνδεσμοι».

Η έρευνα υποδηλώνει ότι τα αστροκύτταρα ελέγχουν την ανάπτυξη των αξόνων και τις νευρωνικές προβολές που μεταφέρουν ηλεκτρικά ερεθίσματα. Ωστόσο, οι επιστήμονες εξακολουθούσαν να θεωρούν τα αστροκύτταρα υποστηρικτικούς παράγοντες των νευρώνων, που είναι στην ουσία τα κύρια κύτταρα του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος. (Τεχνητοί νευρώνες επικοινωνούν με πραγματικούς εγκεφαλικούς νευρώνες με τη χρήση φωτός)

Σήμερα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Tufts στη Μασαχουσέτη, σε συνεργασία με άλλα ιδρύματα, αναπτύσσοντας μια νέα τεχνολογία εξέτασης του εγκεφάλου, διαπίστωσαν έναν ακόμη ρόλο των αστροκυττάρων στην εγκεφαλική δραστηριότητα.

Ο Δρ Moritz Armbruster, επίκουρος καθηγητής νευροεπιστήμης στο Tufts, μαζί με την ομάδα του, θέλησαν να εξετάσουν τον τρόπο που τα αστροκύτταρα και οι νευρώνες επικοινωνούν μεταξύ τους. Προς έκπληξή τους, παρατήρησαν ηλεκτρική δραστηριότητα σε διαδικασίες των αστροκυττάρων στον εγκεφαλικό ιστό, πράγμα που δίνει νέα δυναμική στην υποκυτταρική μεμβράνη των αστροκυττάρων και δείχνει μια νέα μορφή αλληλεπίδρασης μεταξύ αστροκυττάρων και νευρώνων.(Το άγχος αναδιαμορφώνει και συρρικνώνει τα κύτταρα του εγκεφάλου)

Η μελέτη δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Nature Neuroscience. 

Τι ρόλο παίζουν τα αστροκύτταρα στους νευρώνες;

Χρησιμοποιώντας καινοτόμα εργαλεία, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια τεχνική για την ανίχνευση και την παρατήρηση της ηλεκτρικής δραστηριότητας στις αλληλεπιδράσεις των εγκεφαλικών κυττάρων, που δεν μπορούσε να παρατηρηθεί έως σήμερα.

Ο Δρ. Chris Dulla, επίσης συγγραφέας της μελέτης και αναπληρωτής καθηγητής νευροεπιστήμης στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Tufts, εξήγησε ότι η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε ιούς για να εκφράσει φθορίζουσες πρωτεΐνες στον εγκέφαλο ποντικιών, πράγμα που της επέτρεψε να μετρήσει την ηλεκτρική δραστηριότητα στις αλληλεπιδράσεις των εγκεφαλικών κυττάρων. Σε σχετική συνέντευξη που παραχώρησε στο Medical News Today, υπογράμμισε ότι υπήρξαν και άλλα πειράματα που έκαναν την ομάδα του να σκεφτεί την ύπαρξη αυτού του νέου τύπου δραστηριότητας των αστροκυττάρων, αλλά δεν υπήρχε τρόπος απόδειξης. Για το λόγο αυτό, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα τεχνολογία, η οποία τους επέτρεψε να απεικονίσουν τη δραστηριότητα των αστροκυττάρων και να αποδείξουν τελικά αυτό που πίστευαν από την αρχή.

Οι νευροδιαβιβαστές είναι χημικοί αγγελιοφόροι που διευκολύνουν τη μεταφορά των ηλεκτρικών σημάτων μεταξύ των νευρώνων και υποστηρίζουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Οι επιστήμονες είχαν καταλάβει από καιρό ότι τα αστροκύτταρα ελέγχουν αυτές τις ουσίες, για να υποστηρίξουν την υγεία των νευρώνων.

Η παρούσα μελέτη αποδεικνύει ότι οι νευρώνες απελευθερώνουν ιόντα καλίου, τα οποία αλλάζουν την ηλεκτρική δραστηριότητα των αστροκυττάρων. Αυτή η διαμόρφωση επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο τα αστροκύτταρα ελέγχουν τους νευροδιαβιβαστές. (Τα τραυματισμένα ενήλικα εγκεφαλικά κύτταρα επιστρέφουν σε εμβρυϊκή κατάσταση και αναγεννιούνται)

Ο νέος τρόπος αλληλεπίδρασης αστροκυττάρων και νευρώνων παρατηρείται και στους ανθρώπους;

Ο Δρ. Dulla υποστηρίζει ότι τα ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο όπως ο ιστός του ποντικού. Όπως εξήγησε, τα κύτταρα του εγκεφάλου των ποντικιών και του ανθρώπου, χρησιμοποιούν τις ίδιες πρωτεΐνες και μόρια που εμπλέκονται στην εγκεφαλική δραστηριότητα. 

Η χρήση δειγμάτων ανθρώπινου ιστού παρουσιάζει ηθικές προκλήσεις και ως εκ τούτου ο Δρ. Dulla, σημείωσε ότι οι ερευνητές πρέπει να είναι προσεκτικοί με τα πειράματα που σχεδιάζουν, γιατί δεν υπάρχει δυνατότητα να ελεγχθεί ο ανθρώπινος ιστός όπως συμβαίνει με τα ποντίκια. Επισημαίνοντας ωστόσο, ότι οι εκτεταμένες βάσεις δεδομένων δίνουν στους επιστήμονες την ευκαιρία να έχουν πρόσβαση στον ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό χωρίς να κάνουν πειράματα, αλλά χρησιμοποιώντας τα ήδη υπάρχοντα δεδομένα.

Αυτός ο πλούτος πληροφοριών καταδεικνύει περαιτέρω ομοιότητες μεταξύ των ανθρώπινων κυττάρων και των κυττάρων των ποντικιών, επιτρέποντας στους ερευνητές να συμπεράνουν ότι και στα δύο συμβαίνουν οι ίδιες διεργασίες. Η κύρια διαφορά είναι ότι τα ανθρώπινα κύτταρα είναι μεγαλύτερα και πιο άφθονα. (Επιστήμονες μεταφράζουν τα εγκεφαλικά κύματα ασθενούς με εγκεφαλική παράλυση σε λέξεις)

Μελλοντικές επιπτώσεις έρευνας

Τα ευρήματα της παρούσας μελέτης, ανοίγουν έναν νέο κόσμο ερωτήσεων σχετικά με την παθολογία του εγκεφάλου, τη μνήμη και τη μάθηση.

Ο Δρ. Santosh Kesari, νευρολόγος στο Κέντρο Υγείας Providence Saint John στη Σάντα Μόνικα στην Καλιφόρνια και περιφερειακός ιατρικός διευθυντής του Ερευνητικού Κλινικού Ινστιτούτου Πρόνοιας της Νότιας Καλιφόρνια, υπογράμμισε ότι η παρούσα μελέτη μπορεί να φωτίσει μια νέα διαδρομή που αφορά τα αστροκύτταρα, για την ανάπτυξη φαρμάκων που μπορούν να επηρεάσουν την υγεία του εγκεφάλου. (Γενική αναισθησία: πώς επανέρχεται ο εγκέφαλος μας;)