Brain Basics: Viața și moartea unui neuron

Brain Basics: Viața și moartea unui neuron

Solicitați o broșură gratuită trimisă prin poștă

Introducere
Arhitectura neuronului
Naștere
Migrație
Diferențiere
Moarte
Speranță prin cercetare

Introducere

Până de curând, majoritatea cercetătorilor în neuroștiințe credeau că ne naștem cu toți neuronii pe care îi vom avea vreodată. În copilărie, am putea produce unii neuroni noi pentru a ajuta la construirea căilor – numite circuite neuronale – care acționează ca autostrăzi ale informației între diferite zone ale creierului. Dar oamenii de știință credeau că, odată ce un circuit neuronal a fost stabilit, adăugarea de noi neuroni ar perturba fluxul de informații și ar dezactiva sistemul de comunicare al creierului.

În 1962, omul de știință Joseph Altman a contestat această credință când a văzut dovezi de neurogeneză (nașterea de neuroni) într-o regiune a creierului de șobolan adult numită hipocampus. El a raportat ulterior că neuronii nou-născuți au migrat de la locul lor de naștere din hipocampus către alte părți ale creierului. În 1979, un alt om de știință, Michael Kaplan, a confirmat descoperirile lui Altman în creierul de șobolan, iar în 1983 a găsit celule precursoare neuronale în creierul anterior al unei maimuțe adulte.

Aceste descoperiri despre neurogeneza în creierul adult au fost surprinzătoare pentru alți cercetători care nu credeau că ar putea fi adevărate la om. Dar, la începutul anilor 1980, un om de știință care încerca să înțeleagă modul în care păsările învață să cânte a sugerat ca neurologii să se uite din nou la neurogeneza din creierul adult și să înceapă să vadă cum ar putea avea sens. Într-o serie de experimente, Fernando Nottebohm și echipa sa de cercetare au arătat că numărul de neuroni din creierul anterior al canarilor masculi a crescut dramatic în timpul sezonului de împerechere. Aceasta a fost aceeași perioadă în care păsările trebuiau să învețe cântece noi pentru a atrage femelele.

De ce creierele acestor păsări au adăugat neuroni într-un moment atât de critic al învățării? Nottebohm a crezut că a fost pentru că neuronii proaspeți au ajutat la stocarea noilor modele de cântece în circuitele neuronale din creierul anterior, zona creierului care controlează comportamentele complexe. Acești noi neuroni au făcut posibilă învățarea. Dacă păsările au creat neuroni noi pentru a le ajuta să-și amintească și să învețe, Nottebohm s-a gândit că și creierele mamiferelor ar putea face la fel.

Alți oameni de știință au crezut că aceste descoperiri nu se puteau aplica la mamifere, dar Elizabeth Gould a găsit mai târziu dovezi ale neuronilor nou-născuți într-o zonă distinctă a creierului la maimuțe, iar Fred Gage și Peter Eriksson au arătat că creierul uman adult a produs neuroni noi într-o zonă similară.

Pentru unii neuroștiințiști, neurogeneza în creierul adult este încă o teorie nedovedită. Dar alții cred că dovezile oferă posibilități intrigante cu privire la rolul neuronilor generați de adulți în învățare și memorie.

Arhitectura neuronului

Sistemul nervos central (care include creierul și măduva spinării) este alcătuit din două tipuri de celule de bază: neuroni (1) și glia (4) & (6). Glia este mai numeroasă decât neuronii în unele părți ale creierului, dar neuronii sunt actorii cheie în creier.

Neuronii sunt mesageri de informații. Ei folosesc impulsuri electrice și semnale chimice pentru a transmite informații între diferite zone ale creierului, precum și între creier și restul sistemului nervos. Tot ceea ce gândim, simțim și facem ar fi imposibil fără munca neuronilor și a celulelor lor de sprijin, celulele gliale numite astrocite (4) și oligodendrocite (6).

Neuronii au trei părți de bază: un corp celular și două prelungiri numite axon (5) și dendrită (3). În interiorul corpului celular se află un nucleu (2), care controlează activitățile celulei și conține materialul genetic al acesteia. Axonul arată ca o coadă lungă și transmite mesaje de la celulă. Dendritele arată ca ramurile unui copac și primesc mesaje pentru celulă. Neuronii comunică între ei trimițând substanțe chimice, numite neurotransmițători, printr-un spațiu mic, numit sinapsă, între axonii și dendritele neuronilor adiacenți.

Există trei clase de neuroni:

1. Neuronii senzoriali transportă informații de la organele de simț (cum ar fi ochii și urechile) la creier.
2. Neuronii motori controlează activitatea musculară voluntară, cum ar fi vorbirea, și transportă mesaje de la celulele nervoase din creier la mușchi.
3. Toți ceilalți neuroni se numesc interneuronii.

Științii consideră că neuronii sunt cel mai divers tip de celule din organism. În cadrul acestor trei clase de neuroni există sute de tipuri diferite, fiecare cu abilități specifice de transmitere a mesajelor.

Modul în care acești neuroni comunică între ei prin realizarea de conexiuni este ceea ce ne face pe fiecare dintre noi unici în modul în care gândim, simțim și acționăm.

Naștere

Măsura în care sunt generați noi neuroni în creier este un subiect controversat în rândul neuroștiințelor. Deși majoritatea neuronilor sunt deja prezenți în creierul nostru în momentul în care ne naștem, există dovezi care susțin că neurogeneza (cuvântul științific pentru nașterea neuronilor) este un proces care durează toată viața.

Neuronii se nasc în zone ale creierului care sunt bogate în concentrații de celule precursoare neuronale (numite și celule stem neuronale). Aceste celule au potențialul de a genera majoritatea, dacă nu toate tipurile diferite de neuroni și glia care se găsesc în creier.

Neuroscientiștii au observat cum se comportă celulele precursoare neuronale în laborator. Deși este posibil ca acesta să nu fie exact modul în care aceste celule se comportă atunci când se află în creier, ne oferă informații despre modul în care s-ar putea comporta atunci când se află în mediul creierului.

Știința celulelor stem este încă foarte nouă și s-ar putea schimba cu descoperiri suplimentare, dar cercetătorii au învățat suficient pentru a putea descrie modul în care celulele stem neuronale generează celelalte celule ale creierului. Ei o numesc linia genealogică a celulei stem și este similară, în principiu, cu un arbore genealogic.

Celele stem neuronale cresc prin divizarea în două și producerea fie a două celule stem noi, fie a două celule progenitoare timpurii, fie a câte una din fiecare.

Când o celulă stem se divide pentru a produce o altă celulă stem, se spune că se autoînnoiește. Această nouă celulă are potențialul de a produce mai multe celule stem.

Când o celulă stem se divide pentru a produce o celulă progenitoare timpurie, se spune că se diferențiază. Diferențierea înseamnă că noua celulă este mai specializată în formă și funcție. O celulă progenitoare timpurie nu are potențialul unei celule stem de a produce multe tipuri diferite de celule. Ea poate produce numai celule din linia sa particulară.

Celele progenitoare timpurii se pot autoînnoi sau se pot autodepăși în oricare dintre cele două moduri. Un tip va da naștere la astrocite. Celălalt tip va produce în cele din urmă neuroni sau oligodendrocite.

Migrația

După ce se naște un neuron trebuie să călătorească spre locul din creier unde își va face treaba.

Cum știe un neuron unde să meargă? Ce îl ajută să ajungă acolo?

Cercetătorii au văzut că neuronii folosesc cel puțin două metode diferite pentru a călători:

1. Câțiva neuroni migrează urmând fibrele lungi ale unor celule numite glia radială. Aceste fibre se întind de la straturile interioare la straturile exterioare ale creierului. Neuronii alunecă de-a lungul fibrelor până când ajung la destinație.
2. Neuronii călătoresc, de asemenea, folosind semnale chimice. Oamenii de știință au descoperit molecule speciale pe suprafața neuronilor – molecule de aderență – care se leagă de molecule similare de pe celulele gliale din apropiere sau de pe axonii nervoși. Aceste semnale chimice ghidează neuronul spre locația sa finală.

Nu toți neuronii reușesc în călătoria lor. Oamenii de știință cred că doar o treime ajung la destinație. Unele celule mor în timpul procesului de dezvoltare neuronală.

Câțiva neuroni supraviețuiesc călătoriei, dar ajung acolo unde nu ar trebui să fie. Mutațiile în genele care controlează migrația creează zone de neuroni plasați greșit sau formați ciudat, care pot provoca tulburări precum epilepsia infantilă. Unii cercetători suspectează că schizofrenia și tulburarea de învățare dislexia sunt parțial rezultatul unor neuroni rătăciți.

Diferențiere

După ce un neuron ajunge la destinație, trebuie să se instaleze pentru a lucra. Această etapă finală a diferențierii este partea cea mai puțin bine înțeleasă a neurogenezei.

Neuronii sunt responsabili de transportul și absorbția neurotransmițătorilor – substanțe chimice care transmit informații între celulele creierului.

În funcție de locația sa, un neuron poate îndeplini funcția de neuron senzorial, neuron motor sau interneuron, trimițând și primind neurotransmițători specifici.

În creierul în curs de dezvoltare, un neuron depinde de semnalele moleculare de la alte celule, cum ar fi astrocitele, pentru a-și determina forma și locația, tipul de transmițător pe care îl produce și la care alți neuroni se va conecta. Aceste celule proaspăt născute stabilesc circuite neuronale – sau căi de informare care conectează neuron la neuron – care vor fi la locul lor pe tot parcursul vieții adulte.

Dar în creierul adult, circuitele neuronale sunt deja dezvoltate și neuronii trebuie să găsească o modalitate de a se integra. Pe măsură ce un nou neuron se instalează, acesta începe să semene cu celulele din jur. Acesta dezvoltă un axon și dendrite și începe să comunice cu vecinii săi.

Moartea

Deși neuronii sunt cele mai longevive celule din organism, un număr mare dintre ei mor în timpul migrației și diferențierii.

Viața unor neuroni poate lua întorsături anormale. Unele boli ale creierului sunt rezultatul morții nefirești a neuronilor.

– În boala Parkinson, neuronii care produc neurotransmițătorul dopamină mor în ganglionii bazali, o zonă a creierului care controlează mișcările corpului. Acest lucru cauzează dificultăți în inițierea mișcărilor.

– În boala Huntington, o mutație genetică determină o supraproducție a unui neurotransmițător numit glutamat, care ucide neuronii din ganglionii bazali. Ca urmare, oamenii se răsucesc și se răsucesc necontrolat.

– În boala Alzheimer, proteine neobișnuite se acumulează în și în jurul neuronilor din neocortex și hipocampus, părți ale creierului care controlează memoria. Când acești neuroni mor, oamenii își pierd capacitatea de a-și aminti și abilitatea de a face sarcinile zilnice. Leziunile fizice ale creierului și ale altor părți ale sistemului nervos central pot, de asemenea, să ucidă sau să dezactiveze neuronii.

– Loviturile la nivelul creierului sau leziunile cauzate de un accident vascular cerebral pot ucide neuronii de-a dreptul sau îi pot lipsi încet de oxigenul și nutrienții de care au nevoie pentru a supraviețui.

– Leziunile măduvei spinării pot întrerupe comunicarea dintre creier și mușchi atunci când neuronii își pierd conexiunea cu axonii situați sub locul leziunii. Acești neuroni pot trăi în continuare, dar își pierd capacitatea de a comunica.

Speranță prin cercetare

Cercetătorii speră că, înțelegând mai multe despre viața și moartea neuronilor, pot dezvolta noi tratamente și, eventual, chiar leacuri pentru bolile și tulburările cerebrale care afectează viețile a milioane de americani.

Cele mai actuale cercetări sugerează că celulele stem neuronale pot genera multe, dacă nu toate, din diferitele tipuri de neuroni care se găsesc în creier și în sistemul nervos. Învățând cum să manipuleze aceste celule stem în laborator în tipuri specifice de neuroni, s-ar putea produce o rezervă proaspătă de celule cerebrale pentru a le înlocui pe cele care au murit sau au fost deteriorate.

De asemenea, ar putea fi create terapii care să profite de factorii de creștere și de alte mecanisme de semnalizare din interiorul creierului care le spun celulelor precursoare să producă noi neuroni. Acest lucru ar face posibilă repararea, remodelarea și reînnoirea creierului din interior.

Pentru informații despre alte afecțiuni neurologice sau programe de cercetare finanțate de Institutul Național pentru Tulburări Neurologice și Accidente Vasculare Cerebrale (National Institute of Neurological Disorders and Stroke), contactați Brain Resources and Information Network (BRAIN) al institutului la:

BRAIN
P.O. Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov

Top

Pregătit de:

Pe care:

Pe care:

Pe care:

Pe care:

Pe care:

Pe care:

Preparat de:

:
Office of Communications and Public Liaison
National Institute of Neurological Disorders and Stroke
National Institutes of Health
Bethesda, MD 20892

Materialul legat de sănătate al NINDS este furnizat doar în scop informativ și nu reprezintă în mod necesar o aprobare sau o poziție oficială a National Institute of Neurological Disorders and Stroke sau a oricărei alte agenții federale. Sfaturile privind tratamentul sau îngrijirea unui pacient individual trebuie obținute prin consultarea unui medic care a examinat pacientul respectiv sau care este familiarizat cu istoricul medical al acestuia.

Toate informațiile pregătite de NINDS sunt de domeniul public și pot fi copiate liber. Se apreciază creditul către NINDS sau NIH.

.