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Type nouveau de transmission entre les cellules nerveuses dans le cerveau découvert

Un article publié dans les démarches de l'académie nationale des sciences prévoit la preuve irréfutable pour un type nouveau de transmission entre les cellules nerveuses dans le cerveau.

Les découvertes peuvent avoir la pertinence pour la prévention et le traitement de l'épilepsie, et probablement dans l'exploration d'autres aspects des fonctions cérébrales, des procédés créatifs de pensée avec des maladies mentales telles que la schizophrénie.

Le travail a été effectué commun par des scientifiques au centre médical de SUNY Downstate à Brooklyn, New York ; Université de l'Etat du Colorado dans Fort Collins, le Colorado ; École de Médecine de mont Sinaï à Manhattan, New York ; et l'université de Newcastle au Royaume-Uni. L'auteur important était M. Farid Hamzei-Sichani, un stagiaire de MD/PhD au centre médical de Downstate, fonctionnant dans le laboratoire de Roger Traub, DM, professeur de la physiologie et de la pharmacologie et de la neurologie à SUNY Downstate.

L'épilepsie par groupe de troubles caractérisés par le cas récurrent des grippages spontanés affecte toujours approximativement moitié d'un pour cent de la population des États-Unis, et un pourcentage plus élevé dans les pays en développement. Dans approximativement un tiers de patients, des grippages ne sont pas correctement réglés par des traitements disponibles. Les problèmes peuvent surgir dans la capacité des patients de fonctionner à l'intérieur des frontières et dans la société.

Des crises d'épilepsie sont habituellement considérées pour réfléchir un déséquilibre entre la capacité des cellules nerveuses d'exciter un un un autre, d'une part, et d'empêcher un un un autre, d'autre part. L'excitation et l'inhibition ont lieu parce que l'activité des cellules nerveuses mène au desserrage des neurotransmetteurs appelées de produits chimiques particuliers aux jonctions spécialisées qui sont des synapses chimiques appelées. Les neurotransmetteurs diffusent en travers d'un espace minuscule entre les cellules nerveuses, et puis grippent aux protéines (récepteurs appelés) sur d'autres cellules nerveuses. Gripper d'une neurotransmetteur à un récepteur entraîne consécutivement l'excitation ou l'inhibition dans les autres cellules nerveuses.

C'est les moyens de communication classiques entre les cellules nerveuses, et se trouve à la base de la majeure partie de compréhension actuelle de la façon dont les muscles de l'information et de contrôles de procédés de cerveau dans le grippage de body.* A est présumés pour se produire quand il y a excessive excitation synaptique chimique, et/ou pas assez d'inhibition.

Il y a, cependant, un autre moyen pour que les cellules nerveuses communiquent entre eux, les jonctions appelées d'écartement. Les jonctions d'écartement permettent au courant électrique de circuler directement d'une cellule à l'autre, sans comporter le desserrage et la diffusion des produits chimiques d'émetteur, et peuvent être considérées en tant que 'courts circuits joignant ou coupant en travers des voies par lesquelles les cellules communiquent normalement.

Des jonctions d'écartement sont trouvées dans beaucoup de parties du fuselage, telles que le coeur. Des jonctions d'écartement entre les cellules nerveuses ont été plus étudiées dans des vertébrés plus anciens (tels que des poissons) et dans les invertébrés (tels que des sangsues et des crabes) ; supplémentaire, on a étudié des jonctions d'écartement dans les mammifères qui existent entre les cellules nerveuses qui produisent l'inhibition c'est-à-dire, entre les cellules qui ne sont pas principalement impliquées dans les crises d'épilepsie. Les jonctions d'écartement entre les cellules excitatoires dans le cerveau mammifère n'ont pas traditionnellement fait partie de penser aux neurologistes.

Une source d'idée que les jonctions d'écartement étaient extrèmement importantes dans l'épilepsie est venue des observations des ondes cérébrales qui sont enregistrées juste avant qu'un grippage commence : ces ondes peuvent se produire très aux hautes fréquences, 100 fois par seconde ou même davantage. Qu'observation, et d'autres expériences effectuées en Europe commençant il y a 10 ans, abouti un des auteurs de l'article de PNAS (Roger Traub, à SUNY Downstate) à proposer une hypothèse nouvelle : ce des cellules nerveuses excitatoires les cellules les plus critiques dans le rétablissement des crises d'épilepsie sont également accouplées ensemble par des jonctions d'écartement ; c'est-à-dire, des jonctions d'écartement ne sont pas logées aux cellules qui produisent l'inhibition. En outre, des jonctions d'écartement entre les cellules excitatoires ont été prévues pour se produire à une place inattendue : les axones des cellules (l'axone est la partie de la cellule qui permet le bouturage d'un signe au-dessus des longues distances).

Une telle hypothèse était naturellement controversée. Les scientifiques ont voulu voir ces jonctions proposées d'écartement. Mais les jonctions d'écartement sont minuscules, et les voir exigent l'utilisation d'un microscope électronique, un instrument capable résoudre les petits groupes structurels qui sont plus petits que la longueur d'onde des détails de la lumière visible sur l'échelle des dizaines d'angströms (un angström est rugueux le diamètre d'un atome d'hydrogène). L'application du microscope électronique pour examiner les structures minuscules en cellules nerveuses est un intérêt particulier de M. Patrick Hof de l'École de Médecine de mont Sinaï, un un autre des auteurs de PNAS. En outre, à l'étude des jonctions d'écartement, l'utilisation du microscope électronique est souvent associée avec les techniques chimiques (d'anticorps) qui permettent à on de déterminer quelles protéines sont présentes dans les jonctions. De telles techniques ont été frayées un chemin par M. John Rash d'université de l'Etat du Colorado, et appliquées par M. Naomi Kamasawa dans le laboratoire de M. Rash's : les deux sont également des auteurs de l'article de PNAS.

L'article de PNAS par Hamzei-Sichani prévoit et autres la première preuve à microscope électronique (ou la preuve d'ultrastructure) pour des jonctions d'écartement sur les axones des cellules nerveuses excitatoires dans le cerveau mammifère. On s'attendrait à ce que des jonctions d'écartement à ce site, sur des axones, agissent en tant que courts circuits pour des signes de nerf et produisent l'interférence. » Les caractéristiques neuves soulèvent la question provocatrice de savoir si l'interférence est un aspect de fonction cérébrale normale.

Ce qui sont les implications pour l'épilepsie » d'abord, plus doit être renseigné sur la distribution des jonctions d'écartement quelles cellules nerveuses les ont, où sur les cellules sont elles ont situé, et comment soyez elles ont réglé (c.-à-d. peuvent les jonctions d'écartement être ouvertes ou fermées par les signes chimiques) » en second lieu, plus doit être renseignées sur exact comment les jonctions d'écartement contribuent aux ondes cérébrales très rapides qui peuvent présager un grippage. Et en conclusion, il doit être déterminé si l'atténuation ou la prévention de ces ondes cérébrales très rapides peut éviter des grippages. De même que pratiquement toujours le cas en biomédecine, chaque découverte produit le besoin de plus d'expériences.

Ce qui est clairement le cas, cependant, est qu'un sens neuf entier s'ouvre en comprenant les origines de l'épilepsie, et dans la conception des approches neuves à la demande de règlement et à la prévention.

Le modèle classique de la façon dont les cellules du cerveau communiquent a été mis en avant en 1943 par des terriers McCulloch et Walter Pitts, lorsque les premiers calculateurs numériques étaient envisagés, et McCulloch-Pitts que le modèle a proposé que les cellules du cerveau communiquent d'une mode binaire, représentée par un 1 pour allumer et un 0 pour ne pas allumer, beaucoup en tant que fonctionnements d'un ordinateur moderne.

Tandis qu'il est courant pour indiquer que les fonctions cérébrales mammifères aiment un ordinateur, c'est une idée quelque peu défectueuse, en partie parce que l'observation du laboratoire de Traub propose que les jonctions d'écartement entraînent le 'court-circuit en tant qu'élément des fonctionnements normaux du cerveau. (Le véritable ordinateur d'A ne pourrait pas fonctionner s'il court-circuitait.) Il est possible que ces courts circuits dans le cerveau mammifère améliorent généralement la fonction cérébrale et l'adaptation à l'environnement, comme par permettre penser créatif, la combinaison des faits d'isolement dans des idées neuves.

Supplémentaire, M. Jeremy Coplan, un professeur de psychiatrie à SUNY Downstate - a proposé que l'allumage excessif de ces circuits le long des jonctions d'écartement peut jouer un rôle dans la psychose et la manie.