Otkrivene nove informacije o načinu obrade podataka u mozgu: Tajna je u suženjima dendrita

Nervne ćelije primaju hiljade signala preko drvolikih nastavaka nazvanih dendriti. Ovi dendriti do sada su smatrani relativno glatkim kablovima koji sprovode električne signale do tela ćelije. Međutim, novo istraživanje pokazalo je da je ta slika nepotpuna, saopštila je Univerzitetska klinika u Bonu.

Pomoću različitih naprednih tehnika mikroskopije, međunarodni istraživački tim koji su predvodili Univerzitetska klinika u Bonu, Univerzitet u Bonu i Nemački centar za neurodegenerativne bolesti (DZNE) identifikovali su sitna, do sada neprimećena suženja duž dendrita. Ove novootkrivene strukture, koje istraživači nazivaju suženjima dendritskog stabla, široke su svega nekoliko stotina nanometara – dakle otprilike 500 do 1.000 puta tanje od ljudske vlasi – i javljaju se kod različitih tipova neurona, kako u mozgu miša, tako i u ljudskom mozgu. Rezultati studije su objavljeni u žurnalu Science Advances.

Preporučujemo

Struktura dendrita je usko povezana sa njihovom funkcijom. Dendritski trnovi sa svojom glavom u obliku kvržice, koja je tankim vratom povezana sa dendritom, tipičan su primer toga. Sa prečnicima u rasponu od nekoliko desetina do nekoliko stotina nanometara, vratovi ovih trnova formiraju pregrade neophodne za funkciju i plastičnost. Nasuprot tome, stabla dendrita se klasično tumače kao glatki, neprekidni kablovi.

- Iako su dendritski trnovi odavno poznati zbog svoje učestalosti, suženja prečnika stabla koja smo mi otkrili do sada nisu bila dokazana. Razlog za to je i činjenica da prečnik ovih suženja iznosi samo nekoliko desetina do nekoliko stotina nanometara, te se nalazi ispod granice razlučivosti konvencionalne svetlosne mikroskopije – rekao je prvi autor studije dr Toni Keli, postdoktorand u radnoj grupi prof. Hajnca Beka na Institutu za eksperimentalnu epileptologiju i istraživanje kognicije pri UKB-u i Univerzitetu u Bonu, i dodao:

- Čak i u elektronskim mikroskopskim skupovima podataka sa visokom rezolucijom, takve lokalne fluktuacije prečnika su se možda do sada smatrale slučajnim nepravilnostima, a ne biološki značajnim strukturama.

U kolaboraciji s brojnim ekspertima za mikroskopiju visoke rezolucije, između ostalih sa prof. dr Ulrihom Kubičekom sa Instituta za fizičku i teorijsku hemiju Univerziteta u Bonu i prof. dr Valentinom Neđerlom sa Instituta za anatomiju i ćelijsku biologiju Univerziteta u Getingenu, istraživački tim je pomoću više metoda uspeo da identifikuje lokalizovana suženja prečnika dendritskog stabla, koja nazivaju suženjima dendritskog stabla. Uz pomoć kombinacije metoda snimanja visoke rezolucije – uključujući ekspanzionu mikroskopiju, STED mikroskopiju, skenirajuću mikroskopiju slike i serijsku elektronsku mikroskopiju – pokazali su da dendriti, kako kod neurona miša tako i kod ljudskih neurona, imaju lokalizovana suženja prečnika u nano-razmerama duž svojih stabala.

Kompjuterske simulacije i eksperimenti ukazuju na to da ova suženja mogu podeliti dendrite na male električne pregrade. Signali koji pristižu iza suženja mogu lokalno postati snažniji, dok se istovremeno manje efikasno prenose do tela ćelije. Ovo takođe podstiče aktivaciju NMDA receptora, koji su važni za promene sinaptičke snage i za procese učenja.

- Naši rezultati pokazuju do sada nepoznatu strukturnu karakteristiku koja bi pojedinačnim dendritima mogla omogućiti da informacije obrađuju lokalno, umesto da ih samo prosleđuju – rekao je autor prof. Bek, koji je član Klastera izvrsnosti ImmunoSensation3 i Transdisciplinarnog istraživačkog područja (TRA) „Life & Health“ Univerziteta u Bonu. - Suženja dendritskog stabla mogle bi predstavljati novi osnovni element za to kako neuroni vrše složene procese i obradu podataka, iako njihova tačna biološka uloga i način njihovog nastanka tek treba da budu razjašnjeni.

(Telegraf Nauka / Universitätsklinikums Bonn)