Astrocitele formează rețele complexe în creierul șoarecelui
Celulele considerate mult timp ca având un rol secundar în funcționarea creierului construiesc conexiuni extinse, arată un nou studiu pe șoareci.
Aceste căi par să conecteze regiuni îndepărtate într-un mod care nu a fost mapat până acum.
De obicei, experții descriu creierul ca o rețea de celule nervoase (neuroni) care își transmit semnale pentru a transmite informații. Acești neuroni sunt susținuți de un alt tip de celulă din creier, astrocitul, care transportă nutrienți și îndepărtează deșeurile.
Coordonat de cercetătorii de la NYU Langone Health, studiul a dezvăluit că, la fel ca neuronii, astrocitele formează și ele rețele organizate, care le permit să comunice cu altele specifice din întregul creier, nu doar să trimită semnale locale și generalizate. În unele cazuri, căile leagă zone care nu erau deja conectate prin neuroni.
Pentru mai bine de un secol, neuroscienții au considerat neuronii ca fiind actorii principali ai creierului. Totuși, descoperirile noastre sugerează că astrocitele, care sunt de obicei văzute doar ca celule de suport, conduc și ele propriile căi de semnalizare extinse, adăugând o nouă dimensiune modului în care regiunile cerebrale rămân conectate.
În lucrări anterioare, s-a raportat că, într-un model animal de glaucom, astrocitele pot redistribui resurse de la astrocitele din jurul neuronilor sănătoși către neuronii afectați. Totuși, echipa nu avea o metodă de a verifica dacă această rețea de celule de suport s-a extins pe întregul creier.
Această investigație recentă este prima care cartografiază rețelele de comunicare active, la nivelul întregului creier, construite de astrocite și arată că aceste căi sunt foarte specifice, a declarat un coautor al studiului.
Rezultatele, publicate pe 22 aprilie în jurnalul Nature, s-au bazat pe un instrument de trasare personalizat, care a permis echipei să urmărească conexiunile celulelor în detaliu mult mai mare decât metodele anterioare.
Pentru studiu, cercetătorii au folosit un virus inofensiv pentru a livra „tracere de rețea” în astrocitele din regiunile selectate ale creierului șoarecilor de laborator. Aceste trasări au marcat molecule mici pe măsură ce acestea treceau prin canale mici numite jonți de legătură, care leagă un astrocit de altul, permițând echipei să vadă care celule fac parte din aceeași cale de semnalizare.
Apoi, oamenii de știință au făcut creierul șoarecilor transparent și au folosit un microscop specializat pentru a captura imagini tridimensionale ale fiecărui astrocit marcat. Procedând astfel pe sute de șoareci, au putut mapa rețelele de astrocite din diferite zone ale creierului. Instrumentul de trasare și metoda de îndepărtare a creierului au fost concepute pentru a fi relativ ieftine și ușor de reprodus, astfel încât alte laboratoare să le poată utiliza pentru a studia rețelele în numeroase boli cerebrale.
Într-o altă parte a studiului, echipa a evaluat șoareci care au fost modificați genetic pentru a avea astrocite fără jonți de legătură. Rețelele de comunicare au dispărut în mare parte, sugerând că aceste căi sunt active și depind de aceste punți fizice.
„Provocând înțelegerea noastră despre modul în care creierul comunică pe distanțe lungi, rezultatele noastre pot oferi o nouă perspectivă asupra modului în care se dezvoltă, îmbătrânește și se comportă în condiții precum boala Alzheimer și boala Parkinson,” a spus un alt coautor al studiului.
O altă descoperire importantă a fost că rețelele de astrocite sunt dinamice. Atunci când echipa a tăiat mustățile de pe o parte a fețelor șoarecilor, o cale din regiunea care procesează atingerea mustăților s-a micșorat și s-a reconectat cu alți parteneri astrocitari.
„Faptul că rețelele de astrocite se micșorează și se reprogramează după o pierdere a semnalelor senzoriale sugerează că acestea pot fi modelate de experiență,” a spus un alt coautor. „De asemenea, ridică posibilitatea ca fiecare dintre noi să aibă un model de conexiuni oarecum unic, modelat de ceea ce creierele noastre au învățat și au trăit,” a adăugat acesta.
Autorii intenționează să investigheze ce molecule circulă prin rețele și să aplice instrumentul lor de trasare în modelele de boli cerebrale. De asemenea, speră să examineze cum aceste rețele se schimbă în timpul dezvoltării și îmbătrânirii.
Un alt coautor a subliniat că, deși jonții de legătură și astrocitele există și la oameni, rămâne necunoscut dacă rețelele leagă aceleași regiuni în același mod ca în șoareci.
Finanțarea studiului a fost asigurată de granturi de la National Institutes of Health și alte organizații.
