Nobelang uri ng komunikasyon sa pagitan ng mga magpalakas ng loob ng mga cell sa utak natuklasan

Published on July 17, 2007 at 8:00 AM · No Comments

Isang artikulo na-publish sa mga pamamaraan ng National Academy of Sciences ay nagbibigay ng malakas na katibayan para sa isang nobela na uri ng komunikasyon sa pagitan ng magpalakas ng loob ng mga cell sa utak.

Ang mga natuklasan ay maaaring may kaugnayan para sa pag-iwas at paggamot ng himatay, at marahil sa paggalugad ng mga iba pang mga aspeto ng mga function ng utak, mula sa mga creative na mga proseso ng naisip sa mga mental na sakit tulad ng skisoprenya.

Trabaho ay sama-sama na gumanap sa pamamagitan ng mga siyentipiko sa SUNY Medical Center Downstate sa Brooklyn, New York; Colorado State University sa Fort Collins, Colorado; Mount Sinai School of Medicine sa Manhattan, New York, at ang University of Newcastle sa United Kingdom. Ang lead may-akda ay Dr. Farid Hamzei-Sichani, isang MD / PhD mag-aaral sa Downstate Medical Center, nagtatrabaho sa laboratoryo ng Roger Traub, MD, propesor ng pisyolohiya at pharmacology at ng neurolohiya sa SUNY Downstate.

Himatay isang grupo ng mga disorder na characterized sa pamamagitan ng paulit-ulit na paglitaw ng mga katutubo seizures nakakaapekto sa halos isa-sa kalahati ng isang porsiyento ng populasyon ng US, at isang mas mataas na porsyento pa rin sa pagbuo ng bansa. Sa humigit-kumulang isang third ng mga pasyente, seizures ay hindi maayos kinokontrol ng mga magagamit na paggamot. Problema ay maaaring manggaling sa kakayahan ng mga pasyente na gumana sa tahanan at sa lipunan.

Epileptik seizures ay customarily regarded upang sumalamin sa isang liblib sa pagitan ng mga kakayahan ng mga cell sa palakasin ang loob ikatuwa ang isa't isa, sa isang kamay, at upang pagbawalan isa, sa kabilang banda. Ang paggulo at pagsugpo lugar dahil ang mga aktibidad ng mga cell ng nerbiyo leads sa release ng partikular na mga kemikal na tinatawag na neurotransmitters sa pinasadyang mga junctions na tinatawag na kemikal synapses. Ang mga neurotransmitters nagkakalat sa isang napakaliit na espasyo sa pagitan ng magpalakas ng loob ng mga cell, at pagkatapos ay magbigkis sa proteins (tinatawag na receptors) sa iba pang mga cell sa palakasin ang loob. Umiiral ng isang neurotransmitter sa isang receptor sa turn nagiging sanhi ng paggulo o pagbabawal sa iba pang mga cell sa palakasin ang loob.

Ito ay ang klasikong paraan ng komunikasyon sa pagitan ng mga cell sa palakasin ang loob, at namamalagi sa batayan ng karamihan ng kasalukuyang-unawa sa kung paano ang proseso ng impormasyon ng utak at kontrol ng mga kalamnan sa katawan .* sumpong ay ituring na mangyari kapag may masyadong maraming chemical synaptic paggulo, at / o hindi sapat na pigil.

May, gayunman, ang isa pang paraan para sa mga kabastusan cell upang makipag-usap sa bawat isa, na tinatawag na agwat sa junctions. Gap junctions payagan ang electric kasalukuyang sa daloy ng direkta mula sa isang cell sa ibang, nang hindi na kinasasangkutan ang release at pagsasabog ng mga kemikal sa transmiter, at maaaring iisip ng bilang 'maikling circuits na nagli-link o pagputol sa kabuuan ng pathways kung saan ang mga cell ay normal makipag-usap.

Junctions ng Gap ay matatagpuan sa maraming mga bahagi ng katawan, tulad ng sa puso. Gap junctions sa pagitan ng mga cell nerbiyo ay pinaka-aral sa mga mas lumang mga vertebrates (tulad ng isda) at sa mga invertebrates (tulad ng mga leeches at crab); Bilang karagdagan, ang mga puwang ang mga junctions sa mga mammals ay aral na umiiral sa pagitan ng mga cell magpalakas ng loob na gumawa ng pagbabawal na, sa pagitan ng mga cell na hindi lalo na kasangkot sa epileptik seizures. Gap junctions sa pagitan ng excitatory cell sa mammalian utak ay hindi ayon sa kaugalian naging bahagi ng pag-iisip ng mga neuroscientists.

Isang source ng ideya na ang mga junctions ng agwat ay vitally mahalaga sa himatay ay nagmula mula sa mga obserbasyon ng mga waves ng utak na naitala lamang bago ang sumpong ng isang nagsisimula: Ang mga waves na ito ay maaaring mangyari sa mataas na frequency, 100 beses bawat segundo o kahit pa. Iyon pagmamasid, at iba pang mga eksperimento na ginanap sa Europa simula 10 taon na nakalipas, ang humantong sa isa sa mga may-akda ng mga artikulo sa PNAS (Roger Traub, sa SUNY Downstate) imungkahi ang isang nobelang teorya: na excitatory cell na palakasin ang loob ng mga cell ng pinaka-kritikal na sa henerasyon ng epileptik seizures ay kaisa rin sama-sama sa pamamagitan ng junctions ng puwang, na, junctions ng puwang ay hindi nakakulong sa mga cell na gumawa ng ng pagbabawal. Bukod dito, ang mga junctions ng agwat sa pagitan ng excitatory cell ay hinulaang upang maganap sa isang hindi inaasahang lugar: ang mga axons ng cell (axon ay ang bahagi ng cell na nagpapahintulot sa pagpapalaganap ng isang senyas sa mahaba distansya).

Ang ganitong teorya ng isang ay natural pinagtatalunan. Siyentipiko na nais upang makita ang mga ipinanukalang mga junctions ng agwat. Ngunit ang puwang junctions ay napakaliit, at nakikita ang mga ito ay nangangailangan ng paggamit ng isang elektron mikroskopyo, ang isang instrumento magagawang upang malutas ang mga istruktura na ang mga detalye na ay mas maliit kaysa sa weyblengt ng nakikita mga detalye ng liwanag sa sukatan ng sampu-sampung Angstroms (isang Angstrom ay halos ang lapad ng ng hydrogen atom). Application ng elektron mikroskopyo upang suriin ang mga maliliit na kaayusan sa mga cell ng nerbiyo ay isang espesyal na interes ng Dr Patrick Hof ng Mount Sinai School of Medicine, ang isa pa ng mga may-akda PNAS. Bukod dito, sa pag-aaral ng mga junctions ng agwat, gamitin ng elektron mikroskopyo ay madalas na sumali sa mga kemikal (antibody) na mga pamamaraan na nagbibigay-daan sa isa upang matukoy kung aling mga proteins ay sa loob ng ang junctions. Ang ganitong pamamaraan ay pioneered sa pamamagitan ng Dr John pantal ng Colorado State University, at inilapat sa pamamagitan ng Dr. Naomi Kamasawa sa Dr sa laboratoryo ng pantal: parehong ding mga may-akda ng artikulo PNAS.

Ang PNAS artikulo sa pamamagitan ng Hamzei-Sichani et al. ay nagbibigay ng unang elektron mikroskopiko katibayan (o ultrastructural katibayan) para sa mga junctions ng agwat sa mga axons ng excitatory cell ng magpalakas ng loob sa mammalian utak. Gap ng mga junctions sa site na ito, sa mga axons, ay inaasahan na kumilos bilang maikling circuits para sa mga signal sa palakasin ang loob at gumawa ng cross-talk. "Ang mga bagong data na itaas ang pagpukaw tanong kung cross-talk ay isang aspeto ng normal na utak function na.

Ano ang mga implikasyon para sa himatay na "Una, mas kailangang natutunan tungkol sa pamamahagi ng mga junctions agwat aling mga kabastusan cell mayroon ang mga ito, kung saan sa mga cell na ang mga ito ay matatagpuan, at kung paano sila ay kinokontrol (ibig sabihin maaaring ang mga puwang junctions binuksan o isinara sa pamamagitan ng chemical signal) "Pangalawa, higit pang mga kailangang natutunan tungkol sa eksakto kung paano ang agwat junctions-ambag sa napakabilis waves ng utak na maaaring paghula ng isang sumpong. At sa wakas, ito pangangailangan upang matukoy kung attenuating o pumipigil sa mga napakabilis waves utak ay maaaring maiwasan seizures. Bilang ay halos palaging ang kaso sa biomedicine, ang pagtuklas sa bawat lumilikha ng pangangailangan para sa higit pa mga eksperimento.

Ano ay malinaw na ang kaso, gayunpaman, ay na ang isang buong bagong direksyon ay pagbubukas up sa pag-unawa sa mga pinagmulan ng himatay, at sa kathang isip ng mga bagong pamamaraan sa paggamot at prevention.

Ang klasikong modelo ng kung paano utak cell makipag-usap ay sumibol sa 1943 sa pamamagitan ng Warren McCulloch at Walter Pitts, sa panahon ng unang digital computer ay na envisaged, at ang McCulloch-Pitts modelo iminungkahing na ang mga cell utak ay makipag-usap sa isang binary fashion, kinakatawan ng isang 1 para sa pagpapaputok at isang 0 para sa hindi pagpapaputok, magkano bilang isang modernong computer function.

Habang ito ay pangkaraniwan sa sinasabi na ang isang mammalian utak function tulad ng isang computer, ito ay isang medyo may mga kapintasan ideya, sa bahagi dahil ang pagmamasid mula sa Traub lab nagmumungkahi ng maikling circuiting na sanhi ng agwat ng junctions 'bilang bahagi ng normal na function ng utak. (Ang isang real computer ay hindi maaaring gumana kung ito maikling circuited.) Ito ay posible na ang mga maikling circuits sa mammalian utak pangkalahatan mapahusay ang utak function na at pagbagay sa kapaligiran, tulad ng sa pamamagitan ng na nagpapahintulot sa creative-iisip, pinagsasama-sama ng ilang mga katotohanan sa mga bagong ideya.

Bilang karagdagan, ang Dr. Jeremy Coplan, isang propesor ng saykayatrya sa SUNY Downstate - ay iminungkahi na ang labis na pagpapaputok ng mga circuits kasama junctions agwat ay maaaring maglaro ng isang papel sa sakit sa pag-iisip at pagkahibang.

Read in | English | Español | Français | Deutsch | Português | Italiano | 日本語 | 한국어 | 简体中文 | 繁體中文 | Dansk | Nederlands | Filipino | हिन्दी | Русский | Svenska | Polski