Hjärnan är det mest komplexa organet i människokroppen. Dess struktur och funktion väcker ett stort antal frågor, svaren som forskare har samlat på bit för bit i åratal. Till exempel vet vi att hjärnstrukturen som spelar en nyckelroll i inlärning (hjärnhjärnan) gör ett utmärkt jobb, men mekanismen genom vilken denna process sker är inte helt klarlagd. Dessutom fortsätter forskare att göra fantastiska upptäckter och hittar till och med tidigare okända neuroner i hjärnan. Således upptäckte ett team från den portugisiska Champalimaud Foundation så kallade “zombieneuroner” som lär hjälpa hjärnan att lära sig. Och nej, «zombieneuroner» – det här är inga monster eller farliga celler, utan funktionellt levande celler som av någon anledning upphör att interagera normalt med andra celler. Samtidigt hjälper de lillhjärnan att klara av sitt arbete.
Sk «zombieneuroner» Vad det är? Bild: /i.natgeofe.com
Innehåll
- 1 «Zombieneuroner» och fruktflugor
- 2 cerebellum-, inlärnings- och purkinjeceller
- 3 «Zombieneuroner» hjälper dig inte att lära dig
- 4 Brain Science
«Zombie Neurons» och fruktflugor
År 2020 studerade forskare från University of Lausanne (UNIL) och Max Planck Institute for Chemical Ecology hjärnan hos fruktflugor (Drosophila melanogaster) i ett försök att förhindra neuronal död under hjärnans tillväxt. En studie publicerad i tidskriften Science Advances slår fast att när celldöd stoppas utvecklas nya neurala förbindelser i hjärnan, vars funktioner och egenskaper inte är identiska med funktionerna och egenskaperna hos befintliga neuroner.
Detta innebär att förhindrande av neuronernas död under hjärnans tillväxt hos fruktflugor orsakas av så kallade «zombieceller» fungerande neuroner. När neuroner som normalt dör skyddas mot apoptos(cellulärt självmord) förvandlas de till så kallade zombie-neuroner.
Fruktflugans luktorgan. Vänster — en fluga vars nervceller är markerade i lila. Till höger är en fluga vars neuroner, dömda till döden, bevarades av forskare och förvandlades till nya zombie-neuroner (ljusgröna). Bild: crick.ac.uk
När hjärnan utvecklas förstör ett stort antal neuroner sig själva som en del av en viktig regleringsmekanism som tar bort överflödiga celler. I vissa områden av den mänskliga hjärnan påverkar apoptos cirka 50 % av neuronerna, notera författarna till det vetenskapliga arbetet.
Under arbetets gång undertryckte forskare genetiskt det sista stadiet av apoptos i nervcellerna i flugornas luktsystem och fann att de räddade “zombiecellerna”, som annars skulle ha förstörts, förvandlades tillfungerande luktneuroner< /strong> kan känna igen lukter. Således, enligt en av medförfattarna till studien, Lucia Prieto-Godino, är apoptos en av de faktorer som är ansvariga förHur myggor och fruktflugor anpassar sig till olika miljöer över tid.
«Ur ett evolutionärt perspektiv tyder våra resultat på att förändringar i celldödsmönster i nervsystemet kan tillåta en art att anpassa sig till nya miljöförhållanden,främjar utvecklingen av nya populationer av neuronermed nya strukturella och funktionella egenskaper”, säger Richard Benton, en av författarna till det vetenskapliga arbetet.
Du kanske är intresserad: Forskare har skapat en detaljerad 3D-karta över fruktflugans hjärna
Lillhjärnan, inlärnings- och Purkinje-celler
Nu har forskare som studerar inlärningsprocessen hos möss av misstag snubblat på zombies -neuroner» och fick reda på exakt vilken roll de spelar i denna process. En artikel som nyligen publicerades i tidskriften Nature Neuroscience säger att allt handlar om lillhjärnan och hur den absorberar information från miljön.
Observera att neuroforskare har argumenterat i mer än ett halvt sekel om hur exakt lillhjärnan – en nyckeldel av hjärnan som är involverad i motorisk kontroll och inlärning – faktiskt lär sig. Den ledande teorin föreslog att inlärningssignaler överförs längs stigande fibrer till cerebellar cortex, vilket orsakar långsiktiga förändringar i Purkinje-celler, de viktigaste utgående cellerna i lillhjärnan.
Purkinjeceller är pyriforma neuroner i hjärnbarken, en av de största i hjärnan.
Bild: cdn2.psychologytoday.com
Det finns dock inga definitiva bevis för « ;klättringsfiberhypotes» var inte, även om vissa studier har föreslagit att förändringar i Purkinje-cellproduktionen enbart, utan inblandning av klätterfibrer, kan främja inlärning.
Läs ännu fler intressanta artiklar på vår Yandex.Zen-kanal – artiklar som inte finns på webbplatsen publiceras regelbundet där!
Det är slående att resultaten av en ny studie ger övertygande bevis för att klättringsfibrer faktiskt ger de nödvändiga inlärningssignalernaför cerebellär inlärning. Med hjälp av optogenetik, där celler manipuleras med ljus, och inlärningsuppgifter utförda av möss, kunde forskarna demonstrera nyckelrollen för klätterfibrer i denna process.
Dessutom är aktiviteten med att klättra fibrer helt enkelt nödvändig och till och med tillräcklig för en form av associativt lärande. Men vad har «zombieneuroner» med det att göra?
«Zombieneuroner» hjälp inte att lära sig
Det är här det roliga börjar – i ett försök att förstå exakt hur lillhjärnan lär sig, uppmärksammade forskare de “zombieceller” som dök upp efter introduktionen av det ljuskänsliga proteinet rhodopsin-2 (ChR2) till möss som en del av optogenetisk manipulation, vilket visade sig zombifiera cellerna som stiger upp i fibrerna.
För att uttrycka det något enklare, under påverkan av ChR2 «zombieneuroner» var fortfarande aktiva, men de meddelanden de förmedlar till normala celler överfördes inte vidare. I huvudsak var dessa elektriska impulser på något sätt bortkopplade från andra neurala anslutningar, vilketberövade mössen förmågan att lära.
Resultaten av en ny studie visar att även mindre störningar i klättringsfibersignalering avsevärt kan försämra cerebellärberoende inlärning. Bild: i.guim.co.uk
Det visade sig att införandet av ChR2 i de stigande fibrerna förändrade deras naturliga egenskaper, vilket hindrade dem från att reagera korrekt på vanliga sensoriska stimuli, såsom en luftbloss. Detta blockerade i sin tur helt djurens förmåga att lära sig, säger neuroforskaren Megan Carey från Champalimaud Center for the Unknown.
Resultaten av det vetenskapliga arbetet ger oss en mycket mer exakt förståelse för hur inlärning sker i lillhjärnan hos möss. Och med tanke på likheterna mellan mus- och mänskliga hjärnor är det rimligt att anta att samma processer är inblandade.
Missa inte: De oväntade fördelarna med åldrande zombieceller i salamandrar
Hjärnan Vetenskap < /h2>
Låt oss notera att vetenskapen om hjärnan och allt om hur och vad den lär sig är av stort intresse inte bara bland vetenskapsmän utan också bland vanliga dödliga. Den nya kunskapen är särskilt spännande eftersom vi redan vet att hjärnan anpassar sig till förändringar och förändringar över tid. Och ju mer vi vet om hjärnan, desto bättre kan vi skydda den och hålla den frisk. Jo, författarna till det vetenskapliga arbetet har för avsikt att förstå varför uttrycket av ChR2 leder till «zombie» neuroner och avgöra om resultaten generaliserar till andra former av cerebellär inlärning.
Zombieceller hjälper inte möss att lära sig. Bild: d.newsweek.com
Så, ett viktigt nästa steg blir att studera mer i detalj hur klättringsfiberaktivitetsmönster kodar de inlärningssignaler som driver hela skalan av cerebellärberoende beteenden, från motorisk koordination till kognitiva funktioner och informationsbehandling.
Du kanske är intresserad av: Vad bestämmer hjärnans hälsa och hur man upprätthåller den?
Tack vare mer exakta verktyg som nu finns att övervaka. och manipulera specifika delar av lillhjärnan, är detta område redo för snabba framsteg, vilket naturligtvis är goda nyheter!