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Tipo novello di comunicazione fra le cellule nervose nel cervello scoperto

Un articolo pubblicato negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze prevede la prova ben fondata per un tipo novello di comunicazione fra le cellule nervose nel cervello.

I risultati possono avere pertinenza per la prevenzione ed il trattamento dell'epilessia e possibilmente nella prospezione di altri aspetti delle funzioni del cervello, dai trattamenti creativi di pensiero con malattie mentali quale la schizofrenia.

Il lavoro è stato realizzato insieme dagli scienziati al centro medico di SUNY Downstate a Brooklyn, New York; Colorado State University in Fort Collins, Colorado; Scuola di medicina di monte Sinai a Manhattan, New York; e l'università di Newcastle nel Regno Unito. L'autore principale era il Dott. Farid Hamzei-Sichani, uno studente di MD/PhD al centro medico di Downstate, lavorante nel laboratorio di Roger Traub, il MD, professore della fisiologia e della farmacologia e della neurologia a SUNY Downstate.

L'epilessia un il gruppo di disordini caratterizzati dall'avvenimento ricorrente degli attacchi spontanei pregiudica ancora approssimativo a metà di un per cento della popolazione degli Stati Uniti e un'più alta percentuale in paesi in via di sviluppo. In circa un terzo dei pazienti, gli attacchi non sono gestiti correttamente dai trattamenti disponibili. I problemi possono sorgere nella capacità dei pazienti di funzionare a casa e nella società.

Gli attacchi epilettici sono considerati abitualmente per riflettere uno squilibrio fra la capacità delle cellule nervose di eccitare uno un altro, da un lato e di inibire uno un altro, d'altra parte. L'eccitazione e l'inibizione hanno luogo perché l'attività delle cellule nervose piombo alla versione dei prodotti chimici particolari chiamati neurotrasmettitori alle giunzioni specializzate che sono chiamate sinapsi chimiche. I neurotrasmettitori si diffondono attraverso uno spazio minuscolo fra le cellule nervose e poi legano alle proteine (chiamate ricevitori) su altre cellule nervose. Legando di un neurotrasmettitore ad un ricevitore a sua volta causa l'eccitazione o l'inibizione nelle altre cellule nervose.

Ciò è il modo della comunicazione classico fra le cellule nervose e si trova alla base della maggior parte di comprensione corrente di come i muscoli di informazioni e di comandi di trattamenti del cervello nell'attacco di body.* A è presunto per accadere quando c'è troppa eccitazione sinaptica chimica e/o non abbastanza inibizione.

C'è, tuttavia, un altro modo affinchè le cellule nervose comunichi tra loro, chiamato giunzioni di spazio. Le giunzioni di spazio permettono che la corrente elettrica scorra direttamente da una cella un altro, senza comprendere la versione e la diffusione dei prodotti chimici del trasmettitore e che possono essere pensate come 'a cortocircuiti che si collegano o che tagliano attraverso le vie con cui le celle comunicano normalmente.

Le giunzioni di spazio sono trovate in molte parti del corpo, quale il cuore. Le giunzioni di spazio fra le cellule nervose più sono state studiate in più vecchi vertebrati (quale il pesce) ed in invertebrati (quali le sanguisughe ed i granchi); ulteriormente, le giunzioni di spazio in mammiferi sono state studiate che esistono fra le cellule nervose che producono l'inibizione cioè fra le celle che soprattutto non sono non coinvolgere negli attacchi epilettici. Le giunzioni di spazio fra le celle eccitanti nel cervello mammifero non hanno non fa parte tradizionalmente del pensiero ai neuroscenziati.

Una sorgente dell'idea che le giunzioni di spazio erano estremamente importanti nell'epilessia è venuto dalle osservazioni delle onde cerebrali che sono registrate appena prima che un attacco comincia: queste onde possono accadere ai very high frequency, 100 volte al secondo o persino più. Che osservazione ed altri esperimenti eseguiti in Europa che inizia 10 anni fa, piombo uno degli autori dell'articolo di PNAS (Roger Traub, a SUNY Downstate) a proporre un'ipotesi novella: quel cellule nervose eccitanti le celle più critiche nella generazione di attacchi epilettici egualmente sono accoppiate insieme dalle giunzioni di spazio; cioè le giunzioni di spazio non sono limitate alle celle che producono l'inibizione. Ancora, le giunzioni di spazio fra le celle eccitanti sono state prevedute per accadere ad un posto inatteso: gli assoni delle celle (l'assone è la parte della cella che permette la propagazione di un segnale sopra le distanze lunghe).

Una tal ipotesi era naturalmente discutibile. Gli scienziati hanno voluto vedere queste giunzioni proposte di spazio. Ma le giunzioni di spazio sono minuscole e vederle richiedono l'uso di un microscopio elettronico, uno strumento capace di risolvere i dettagli strutturali che sono più piccoli della lunghezza d'onda dei dettagli dell'indicatore luminoso visibile sul disgaggio dei dieci degli angstrom (un angstrom è approssimativamente il diametro di un atomo di idrogeno). L'applicazione del microscopio elettronico per esaminare le strutture minuscole in cellule nervose è un interesse speciale del Dott. Patrick Hof della scuola di medicina di monte Sinai, un altro degli autori di PNAS. Ancora, allo studio sulle giunzioni di spazio, l'uso del microscopio elettronico si associa spesso con le tecniche chimiche (dell'anticorpo) che permettono che si determini quali proteine sono presenti all'interno delle giunzioni. Tali tecniche sono state aperte la strada a dal Dott. John Rash della Colorado State University e si sono applicate dal Dott. Naomi Kamasawa nel laboratorio del Dott. Rash: entrambi sono egualmente autori dell'articolo di PNAS.

L'articolo di PNAS da Hamzei-Sichani et al. prevede la prima prova al microscopio elettronico (o prova ultrastrutturale) per le giunzioni di spazio sugli assoni delle cellule nervose eccitanti nel cervello mammifero. Le giunzioni di spazio a questo sito, sugli assoni, si penserebbero che per fungere da cortocircuiti per i segnali del nervo e producano l'interferenza.„ I nuovi dati sollevano il problema provocatorio se l'interferenza è un aspetto della funzione normale del cervello.

Che cosa sono le implicazioni per l'epilessia„ in primo luogo, più deve essere imparato circa la distribuzione delle giunzioni di spazio che cellule nervose le hanno, dove sulle celle sono hanno individuato e come sia hanno gestito in secondo luogo (cioè possono le giunzioni di spazio essere aperte o chiuse dai segnali chimici)„, più devono essere imparate circa esattamente come le giunzioni di spazio contribuiscono alle onde cerebrali molto veloci che possono presagire un attacco. E per concludere, deve essere determinato se attenuare o impedire queste onde cerebrali molto veloci può impedire gli attacchi. Come è virtualmente sempre il caso in biomedicina, ogni scoperta crea l'esigenza di più esperimenti.

Che cosa è chiaramente il caso, tuttavia, è che un'intera nuova direzione sta aprendosi nella comprensione delle origini dell'epilessia e nell'immaginare i nuovi approcci al trattamento ed alla prevenzione.

Il modello classico di come le cellule cerebrali comunicano è stato messo avanti nel 1943 dal labirinto McCulloch e Walter Pitts, quando i primi elaboratori digitali stavano prevedendi e il McCulloch-Pitts che il modello ha suggerito che le cellule cerebrali comunicassero ad un modo binario, rappresentato da un 1 per l'infornamento e da un 0 per l'infornamento, molto come funzioni moderne di un computer.

Mentre è comune dire che un cervello mammifero funziona come un computer, questa è un'idea in qualche modo difettosa, in parte perché l'osservazione dal laboratorio di Traub suggerisce che le giunzioni di spazio causino 'il cortocircuito come componente delle funzioni normali del cervello. (Il computer reale di A non potrebbe funzionare se mettesse in cortocircuito.) È possibile che questi cortocircuiti nel cervello mammifero migliorino generalmente la funzione e l'adattamento del cervello all'ambiente, come permettendo il pensiero creativo, la combinazione dei fatti isolati nelle nuove idee.

Ulteriormente, il Dott. Jeremy Coplan, un professore della psichiatria a SUNY Downstate - ha proposto che l'eccessivo infornamento di questi circuiti lungo le giunzioni di spazio potesse svolgere un ruolo nella psicosi e nella mania.