Τα «κύτταρα υποστήριξης» του εγκεφάλου παίζουν ενεργό ρόλο στη μνήμη και τη μάθηση
Νέα έρευνα παρέχει περαιτέρω αποδείξεις ότι τα γλοιακά κύτταρα κάνουν περισσότερα από ό, τι υποστηρίζουν και θρέφουν τους νευρώνες, που παραδοσιακά λέγεται ότι είναι τα κύτταρα που είναι υπεύθυνα για τη λειτουργία του εγκεφάλου.
Φαίνεται ότι τα γλοιακά κύτταρα που ονομάζονται αστροκύτταρα - τα λεγόμενα επειδή έχουν σχήμα παρόμοιο με τα αστέρια - παίζουν ενεργό ρόλο στη μνήμη και τη μάθηση.
Αυτό σύμφωνα με μια νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια (UC), Riverside.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι τα αστροκύτταρα - που ξεπερνούν κατά πολύ τους νευρώνες - μπορούν να διαχειριστούν τον περιορισμένο χώρο στον ιππόκαμπο του εγκεφάλου κλαδεύοντας ανεπιθύμητες συνάψεις ή τις συνδέσεις μεταξύ νευρώνων.
Ο ιππόκαμπος είναι ένα μικρό αλλά κρίσιμο μέρος του εγκεφάλου που είναι σημαντικό για τη μνήμη και τη μάθηση.
Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε τώρα στο Περιοδικό Νευροεπιστήμης, οι ερευνητές περιγράφουν πώς εξερεύνησαν τους μηχανισμούς μέσω των οποίων τα αστροκύτταρα ρυθμίζουν την «αναδιαμόρφωση κυκλώματος ιππόκαμπου κατά τη διάρκεια της μάθησης».
Διαπίστωσαν ότι όταν τα αστροκύτταρα παράγουν πάρα πολύ πρωτεΐνη που ονομάζεται ephrin-B1, προκαλεί προβλήματα μνήμης σε ποντίκια.
Όπως εξηγεί ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης Iryna M. Ethell, ο οποίος είναι καθηγητής βιοϊατρικών επιστημών στη Σχολή Ιατρικής του UC Riverside, «[O] η παραγωγή αυτής της πρωτεΐνης σε αστροκύτταρα μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη διατήρηση της μνήμης με βάση τα συμφραζόμενα και την ικανότητα πλοήγησης στο διάστημα "
Νευρώνες, γλοιακά κύτταρα και συνάψεις
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι κυττάρων στον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό: νευρώνες. και τα πιο άφθονα γλοιακά κύτταρα, τα οποία αποτελούνται από μικρογλοίες, αστροκύτταρα και ολιγοδενδροκύτταρα.
Αρχικά, θεωρήθηκε ότι οι νευρώνες ήταν οι ενεργές μονάδες εργασίας του εγκεφάλου και ότι ο ρόλος των γλοιακών κυττάρων ήταν η παθητική στήριξή τους.
Όμως όλο και περισσότερη έρευνα δείχνει ότι τα γλοιακά κύτταρα απέχουν πολύ από παθητικά και παίζουν ενεργούς ρόλους στην ανάπτυξη του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος.
Για παράδειγμα, γνωρίζουμε ότι τα αστροκύτταρα βοηθούν στη ρύθμιση της δημιουργίας και της λειτουργίας συνάψεων, ή των διαστημάτων μεταξύ του άκρου ενός νευρώνα και των άλλων νευρώνων με τους οποίους επικοινωνεί.
Η επικοινωνία γίνεται μέσω χημικών αγγελιοφόρων, ή νευροδιαβιβαστών, για τη μεταφορά σημάτων στις συνάψεις.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι προηγούμενες μελέτες έχουν συνδέσει μη φυσιολογικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ αστροκυττάρων και νευρώνων με αναπτυξιακές και εκφυλιστικές διαταραχές του εγκεφάλου.
Ορισμένες από αυτές τις μελέτες έχουν επίσης βρει ότι οι ανώμαλες αλληλεπιδράσεις συνδέονται με διαταραχές στη μνήμη και τη μάθηση. Ωστόσο, δεν εντόπισαν τους υποκείμενους μηχανισμούς.
Ακολουθώντας τα δικά τους ευρήματα, η καθηγήτρια Ethell λέει ότι αυτή και οι συνάδελφοί της πιστεύουν ότι «τα αστροκύτταρα που εκφράζουν πάρα πολύ ephrin-B1 μπορούν να επιτεθούν στους νευρώνες και να αφαιρέσουν τις συνάψεις».
Αυτός ο τύπος «απώλειας συνάψεως» έχει παρατηρηθεί σε Αλτσχάιμερ, πλάγια αμυοτροφική σκλήρυνση και σε άλλες νευροεκφυλιστικές ασθένειες.
Τα αστροκύτταρα αφαιρούν τις συνάψεις
Οι ερευνητές άρχισαν να μελετούν την αλληλεπίδραση μεταξύ γλοιακών κυττάρων και νευρώνων εξετάζοντας την επίδραση των αστροκυττάρων στους νευρώνες ποντικού στο εργαστήριο. Διαπίστωσαν ότι όταν πρόσθεσαν αστροκύτταρα που παράγουν πάρα πολύ εφρίνη-Β1 στους νευρώνες, «έτρωγαν» τις συνάψεις.
Η αφαίρεση των συνάψεων στον εγκέφαλο μεταβάλλει τα κυκλώματα μνήμης και εκμάθησης, οπότε αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ γλοιακών κυττάρων και νευρώνων είναι πιθανό να επηρεάσουν τη μνήμη και τη μάθηση.
Για να το διερευνήσουν περαιτέρω, οι επιστήμονες μελέτησαν την επίδραση σε ζωντανά ποντίκια. Όταν αύξησαν τα επίπεδα της εφρίνης-Β1 των ζώων, διαπίστωσαν ότι τα ζώα δεν μπορούσαν να θυμηθούν συμπεριφορές που μόλις είχαν μάθει.
Θα μπορούσε να είναι ότι «η υπερπαραγωγή της εφρίνης-Β1 μπορεί να είναι ένας νέος μηχανισμός με τον οποίο απομακρύνονται ανεπιθύμητες συνάψεις στον υγιή εγκέφαλο», υποθέτει ο καθηγητής Ethell.
Αυτή η ιδέα υποστηρίζεται από το γεγονός ότι η αύξηση της παραγωγής εφρίνης-Β1 από αστροκύτταρα παρατηρείται συχνά σε τραυματική εγκεφαλική βλάβη.
Όμως, η «υπερβολική αφαίρεση» των συνάψεων μπορεί να προκαλέσει προβλήματα και να οδηγήσει σε νευροεκφυλισμό, συνεχίζει ο καθηγητής Ethell.
Η ξεχάσεις είναι απαραίτητη για τη μάθηση
Στον ιππόκαμπο - το μέρος του εγκεφάλου που ασχολείται κυρίως με τη μνήμη - σχηματίζονται νέες συνάψεις καθώς μαθαίνουμε νέα πράγματα.
Και, λέει ο καθηγητής Ethell, λόγω του περιορισμένου χώρου σε αυτή τη μικρή περιοχή, είναι απαραίτητο να εκκαθαριστούν κάποιες ανεπιθύμητες συνδέσεις για να δημιουργηθεί χώρος για νέες καθώς δημιουργούνται νέες αναμνήσεις.
Η ισορροπία μεταξύ της δημιουργίας νέων συνάψεων και της εκκαθάρισης των ανεπιθύμητων διατηρείται από αυξήσεις και μειώσεις στην παραγωγή της εφρίνης-Β1 από τα αστροκύτταρα.
«Για να μάθουμε», υποστηρίζει ο καθηγητής Ethell, «πρέπει πρώτα να ξεχάσουμε». Αυτή και οι συνάδελφοί της συνεχίζουν την έρευνά τους για τα γλοιακά κύτταρα και επιθυμούν να ανακαλύψουν γιατί μόνο μερικά, και όχι όλα, τα αστροκύτταρα αφαιρούν τις συνάψεις.
«Αυτό που ξέρουμε σίγουρα είναι ότι η στόχευση μόνο νευρώνων για μελέτη είναι αναποτελεσματική. Είναι και τα γλοιακά κύτταρα, που χρειάζονται την προσοχή μας. "
Καθ. Iryna M. Ethell
