Die Macht von Astrozyten , die einst als Just ' Gehirn -Kleber "

Eine Art von Zelle reichlich im Gehirn , die lange als vor allem die Dinge, die das Gehirn zusammen und von den Wissenschaftlern mehr daran interessiert, flashier Zellen wie Neuronen bekannt oft übersehene hält , übt mehr Leistung im Gehirn als realisiert worden , entsprechend der neuen Forschung veröffentlicht in Science Signaling .

Neurowissenschaftler an der University of Rochester Medical Center berichten, dass Astrozyten sind von entscheidender Bedeutung für die Schaffung der richtigen Umgebung für unser Gehirn , um zu arbeiten . Das Team fand heraus , dass die Zellen eine Schlüsselrolle bei der Reduzierung oder Unterbrechung der elektrischen Signale , die als Hirnaktivität sind , eine aktive Rolle bei der Bestimmung , wenn Zellen genannt Neuronen Feuer , und wenn sie nicht spielen .

Das ist ein großer Schritt nach vorn von dem, was Wissenschaftler haben lange Zeit als die Rolle der Astrozyten - Neuronen fördern und halten sie gesund.

" Astrozyten haben lange aufgerufen Housekeeping -Zellen - die dazu neigt, Neuronen , Pflege sie, und Aufräumarbeiten nach ihnen", sagte Maiken Nedergaard , MD, DMSc , Professor für Neurochirurgie und Leiter der Studie . . " Es stellt sich heraus , dass sie die Aktionen von Nervenzellen in einer Weise, die nicht realisiert wurden, beeinflussen können. "

Ordnungsgemäße Funktion des Gehirns beruht auf Milliarden von elektrischen Signalen - winzigen molekularen Explosionen, wirklich - passiert erstaunlich synchron . Unter Hinweis auf das Gesicht eines geliebten Menschen, schwingt einen Baseballschläger , auf der Straße - all diese Maßnahmen auf elektrische Signale übergeben sofort an unsere Nerven wie ein molekularer heiße Kartoffel von einem Gehirn Zelle zur anderen zu verlassen.

Um das zu erreichen , wird das Molekular Gebräu aus Chemikalien wie Natrium, Kalzium und Kalium , die Gehirnzellen befinden sich in muss stimmen - und Astrozyten Hilfe zu behaupten, dass ausgewogene Umwelt. Zum Beispiel, wenn ein Neuron einen Impuls oder Brände, Kaliumwerte rund um die Zelle zu springen dramatisch , und diese Werte müssen sofort nach unten kommen für das Gehirn richtig funktioniert . Wissenschaftler haben lange bekannt, dass das ist eine Aufgabe für Astrozyten - triefend überschüssiges Kalium , die Beendigung der Nerven Puls Und die Wiederherstellung der Zellen , so dass sie sofort wieder abfeuern kann .

Im Papier in Science SignalingEntdeckte Nedergaard Team eine erweiterte Rolle für Astrozyten . Das Team gelernt, dass zusätzlich zu einfach absorbieren überschüssiges Kalium, Astrozyten selbst kann den Kaliumspiegel um das Neuron zu fallen verursachen , Putting neuronalen Signalübertragung zu einem Halt .

" Weit davon entfernt, nur eine passive Rolle spielen , können Astrozyten die Aufnahme von Kalium in einer Weise, die neuronale Aktivität beeinflusst zu initiieren ", sagte Nedergaard . "Es ist eine einfache, aber leistungsfähige Mechanismus für Astrozyten , um schnell zu modulieren neuronale Aktivität . "

Nedergaard hat die geheimen Leben von Astrozyten für mehr als zwei Jahrzehnten untersucht. Sie hat gezeigt, wie die Zellen unter Verwendung von Calcium zu signalisieren kommunizieren . Vor fast 20 Jahren in einem Artikel in Science , Pionier sie die Idee, dass Gliazellen wie Astrozyten kommunizieren Nervenzellen und beeinflussen sie . Seitdem hat sich eine Menge von Spekulationen durch andere Wissenschaftler , die Chemikalien rufen gliotransmitters , wie Glutamat und ATP , sind der Schlüssel zu diesem Prozess.

Im Gegensatz dazu ist in der neuesten Forschung Nedergaard Team festgestellt, dass eine weitere Signalsystem mit Kalium ist bei der Arbeit. Durch Ansaugen Kalium, Astrozyten unterdrücken das Feuern von Neuronen , die Erhöhung was Wissenschaftler " synaptic Treue. " Wichtige Signale des Gehirns sind schärfer und klarer , weil es weniger unerwünschte Aktivität oder " Rattern" zwischen Neuronen , die nicht feuern sollte . Solche fehlerhafte Gehirnzellenaktivität zu einer Vielzahl von Erkrankungen verbunden , einschließlich Epilepsie . Schizophrenie Und Aufmerksamkeits-Defizit- Störung.

"Das gibt uns ein neues Ziel für eine Krankheit wie Epilepsie , wo Signalisierung zwischen Gehirnzellen nicht als kontrollierte wie es sein sollte ", sagte Nedergaard , dessen Team in der Abteilung für Glia Disease Therapeutics und des Center for Translational Neuromedizin von der Basis die Klinik für Neurochirurgie .

Die ersten Autoren des Papiers sind Fushun Wang , Ph.D., wissenschaftlicher Assistent Professor für Neurochirurgie ; und Doktorand Nathan Anthony Smith. Sie haben einen Großteil der Arbeit mit einem ausgeklügelten laserbasiertes System , um die Aktivität von Astrozyten im lebenden Gehirn von Ratten und Mäusen zu überwachen. Die Arbeit von Smith, ein Student in der Universität Neurowissenschaften Programm wurde von einem Kirschstein National Research Service Award vom Nationalen Institut für Neurologische Erkrankungen und Schlaganfall ( NINDS ) unterstützt.

Andere Autoren von Rochester gehören Takumi Fujita , Ph.D., Postdoktoranden Associate ; Takahiro Takano , Ph.D., Assistant Professor ; Qiwu Xu, technischer Mitarbeiter ; und Lane Bekar , Ph.D., wissenschaftlicher Assistent Professor früher , jetzt an der University of Saskatchewan . Einen weiteren Beitrag wurden Akemichi Baba von Hyogo University of Health Sciences in Japan, und Toshio Matsuda von der Universität Osaka in Japan.

Nedergaard stellt fest, dass die Komplexität und die Größe unserer Astrozyten ist eine der wenigen Eigenschaften, die unser Gehirn von Nagetieren zu differenzieren. Unsere Astrozyten sind größer , schneller und sehr viel komplexer sowohl in Struktur und Funktion. Sie hat festgestellt, dass Astrozyten beitragen, Erkrankungen wie Schlaganfall , Alzheimer , Epilepsie und Rückenmarksverletzungen.

" Astrozyten sind ein integraler Bestandteil der modernsten Hirnprozesse , " fügte sie hinzu .

Die neueste Papierkappeneinen bemerkenswerten Lauf für die Nedergaard Gruppe . In zwei Monaten hat das Team einen Vortrag über Adenosin im Amts Proceedings of the National Academy of Sciences, Ein Papier über Verletzungen des Rückenmarks in der Journal of NeuroscienceUnd zwei Papiere in Science Signalingauf die Kommunikation zwischen Neuronen und Astrozyten .