En artikel offentliggjort i Proceedings of National Academy of Sciences giver stærke beviser for en ny form for kommunikation mellem nervecellerne i hjernen.
Resultaterne kan have relevans for forebyggelse og behandling af epilepsi, og muligvis i udforskningen af andre aspekter af hjernens funktioner, lige fra kreative tankeprocesser til psykiske sygdomme såsom skizofreni.
Arbejdet blev udført i fællesskab af forskere ved SUNY Downstate Medical Center i Brooklyn, New York, Colorado State University i Fort Collins, Colorado, Mount Sinai School of Medicine i Manhattan, New York, og University of Newcastle i Storbritannien. Den ledende forfatter var Dr. Farid Hamzei-Sichani, en MD / PhD-studerende ved Downstate Medical Center, der arbejder i laboratoriet af Roger Traub, MD, professor i fysiologi og farmakologi og neurologi ved SUNY Downstate.
Epilepsi en gruppe af sygdomme karakteriseret ved tilbagevendende forekomst af spontane anfald rammer omkring halvdelen af én procent af den amerikanske befolkning, og en højere procentdel stadig i udviklingslandene. I cirka en tredjedel af patienterne, der anfald ikke er ordentligt kontrolleret af tilgængelige behandlinger. Der kan opstå problemer i evnen af patienter til at fungere i hjemmet og i samfundet.
Epileptiske anfald er customarily anses for at afspejle en ubalance mellem evne til nerveceller til at ophidse hinanden, på den ene side, og til at hæmme hinanden, på den anden side. Den excitation og inhibition finde sted, fordi aktiviteten i nervecellerne fører til frigivelse af særlige kemikalier kaldet neurotransmittere på specialiserede vejkryds, der kaldes kemiske synapser. De neurotransmittere diffuse tværs af et lille mellemrum mellem nervecellerne, og derefter binde til proteiner (kaldet receptorer) på andre nerveceller. Binding af en neurotransmitter til en receptor i igen forårsager ophidselse eller hæmning i de andre nerveceller.
Dette er den klassiske middel til kommunikation mellem nerveceller, og ligger ved foden af de fleste af de nuværende forståelse af, hvordan hjernen bearbejder information og kontrol muskler i kroppen .* En beslaglæggelse formodes at opstå, når der er for meget kemisk synaptisk excitation, og / eller ikke nok hæmning.
Der er dog en anden måde for nerve celler til at kommunikere med hinanden, kaldet gap junctions. Gap junctions giver elektrisk strøm til at flyde direkte fra en celle til en anden, uden at involvere udgivelsen og udbredelsen af transmitter kemikalier, og kan opfattes som 'kortslutning der forbinder eller går på tværs af veje, hvorigennem cellerne normalt kommunikerer.
Gap junctions er fundet i mange dele af kroppen, såsom hjertet. Gap junctions mellem nerveceller har været mest undersøgt i ældre hvirveldyr (såsom fisk) og invertebrater (såsom igler og krabber), derudover har gap junctions hos pattedyr blevet undersøgt, som findes mellem nerveceller, der producerer hæmning, der er, mellem celler , der ikke primært er involveret i epileptiske anfald. Gap junctions mellem excitatoriske celler i pattedyrs hjerne har ikke traditionelt været en del af at tænke på neuroforskere.
En kilde til den idé, at gap junctions blev afgørende betydning i epilepsi kom fra observationer af hjernebølger, som er optaget lige før et anfald begynder: disse bølger kan forekomme ved meget høje frekvenser, 100 gange i sekundet eller endnu mere. Det observation, og andre forsøg udført i Europa, første gang 10 år siden, førte en af forfatterne til PNAS artiklen (Roger Traub på SUNY Downstate) at foreslå en ny hypotese: at excitatoriske nerveceller cellerne mest kritiske i den generation af epileptiske anfald er også koblet sammen af gap junctions, det er, der gap junctions ikke begrænset til de celler, der producerer hæmning. Desuden blev gap junctions mellem excitatoriske celler forudsiges at opstå på et uventet sted: axoner af cellerne (det Axon er den del af den celle, der giver mulighed for opformering af et signal over lange afstande).