Gehirnzellen miteinander reden in einer Vielzahl von Tönen. Manchmal sprechen sie laut aber auch andere Zeiten kämpfen, um gehört zu werden. Seit vielen Jahren haben Wissenschaftler die Frage, warum und wie Gehirnzellen Töne zu ändern, so oft . National Institutes of Health Forscher gezeigt, dass kurze Ausbrüche von chemischer Energie aus sich schnell bewegenden Kraftwerke , die so genannte Mitochondrien, kann tune Gehirnzellenkommunikation .
" Wir freuen uns sehr über das Ergebnis ", sagte Zu- Hang Sheng , Ph.D. , Senior Principal Investigator und der Chef der synaptischen Funktionen Abschnitt an der NIH Nationalen Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfall (NINDS ) . "Wir können auf eine langjährige , grundlegende Frage, wie Gehirnzellen kommunizieren miteinander in einer Vielzahl von Sprachtönenbeantwortet haben . "
Das Netzwerk der Nervenzellen im ganzen Körper steuert in der Regel Gedanken , Bewegungen und Sinne , indem sie Tausende von Neurotransmitter oder Chemikalien im Gehirn , im Kommunikationsstellen zwischen den Zellen, die sogenannten Synapsen hergestellt . Neurotransmitter sind aus winzigen Vorsprüngen auf Nervenzellen , genannt präsynaptischen boutons gefunden gesendet. Boutons ausgerichtet sind, wie Perlen auf einer Schnur , auf langen, dünnen Strukturen, so genannte Axone . Sie helfen, die Stärke der Signale , indem die Menge und die Art und Weise , dass Nervenzellen setzen Sender gesendet.
Mitochondrien sind als Kraftwerk der Zelle bekannt, weil sie Sauerstoff zu verwenden, um viele der Chemikalien -Zellen verwenden, wie Lebensmittel in Adenosintriphosphat (ATP ) , dem Haupt Energie beziehen die Zellen umzuwandeln. Diese Energie ist für die Nervenzellüberlebenund Kommunikation. Frühere Studien haben gezeigt, dass Mitochondrien kann schnell entlang Axone bewegen , tanzen von einem bouton zum anderen.
In dieser Studie wurden in Cell veröffentlicht, Dr. Sheng und seine Kollegen zeigen, dass diese beweglichen Kraftwerken kann die Stärke der Signale von boutons geschickt steuern.
" Dies ist der erste Beweis dafür, dass die Bewegung von Mitochondrien entlang Axone Verbindungen zu einer Vielzahl von Nervenzellsignale während der synaptischen Übertragung gesendet ", sagte Dr. Sheng .
Die Forscher verwendeten mikroskopischen Techniken, um Mitochondrien Bewegung unter boutons beobachten, während sie freigegeben Neurotransmitter . Sie fanden, dass boutons gesendet konsequente Signale geben , wenn Mitochondrien waren in der Nähe.
"Es ist , als ob die Anwesenheit der Mitochondrien verursacht eine bouton in einer monotonen Stimme sprechen", sagte Tao Sun , Ph.D., ein Forscher in Dr. Sheng Labor und der erste Autor der Studie .
Überraschend , wenn die Mitochondrien fehlten oder weg von boutons schwankte der Signalstärke. Die Ergebnisse lassen vermuten , dass das Vorhandensein von stationären Kraftwerken an Synapsen die Stabilität der Nervensignalstärkesteuert .
Um diese Idee weiter zu testen , manipulierten die Forscher mitochondrialen Bewegung in Axonen , indem Ebenen syntaphilin , ein Protein, das Anker Mitochondrien hilft, Skelett der Nervenzelle innerhalb Axone gefunden. Die Entfernung der syntaphilin führte schneller bewegen Mitochondrien und elektrische Aufnahmen von diesen Neuronen zeigten, dass die Signale, die sie gesendet stark schwankte . Umgekehrt erheb syntaphilin Ebenen in Nervenzellen verhaftet mitochondrialen Bewegung und führte boutons , die in monotones , indem sie Signale mit der gleichen Stärke sprach .
"Es ist bekannt, dass etwa ein Drittel der Mitochondrien in Axonen zu bewegen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Gehirnzellen Kommunikation fest durch hochdynamische Ereignisse bei zahlreichen winzigen Zelle - zu-Zell- Verbindungsstellen auftreten kontrolliert ", sagte Dr. Sheng .
In getrennten Versuchen beobachteten die Forscher ATP Energieniveaus in diesen winzigen boutons , wie sie Nerven Mitteilungen gesendet.
" Die Werte schwankten mehr in boutons , die nicht Mitochondrien haben wollte in der Nähe ", sagte Dr. Sun.
Die Forscher fanden auch , dass die Blockierung der ATP-Produktion in den Mitochondrien mit dem Medikament Oligomycin die Größe der Signale boutons gesendet , auch wenn eine mitochondriale Kraftwerk in der Nähe war reduziert.
"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin , dass die lokalen ATP-Produktion von Mitochondrien in der Nähe ist entscheidend für die Freisetzung von Neurotransmittern im Einklang ", sagte Dr. Sheng . " Es scheint, dass die Variabilität in der synaptischen Übertragung von sich schnell bewegenden Mitochondrien , die kurze Ausbrüche von Energie zu den boutons Durchfahren bieten kontrolliert. "
Probleme mit mitochondrialen Energieproduktion und Bewegung in Nervenzellen in Verbindung gebracht Alzheimer-Krankheit , Parkinson -Krankheit, Amyotrophe Lateralsklerose Und anderen wichtigen neurodegenerativen Erkrankungen . Dr. Sheng glaubt, diese Ergebnisse schließlich den Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, wie diese Probleme zu Störungen in der Gehirnzellenkommunikationführen .
"Unsere Ergebnisse zeigen , dass die zellulären Mechanismen stimmen Gehirn -Kommunikation durch die Regulierung der mitochondrialen Mobilität, damit unser Verständnis der menschlichen neurologischen Erkrankungen ", sagte Dr. Sheng .