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Tipo novo de uma comunicação entre pilhas de nervo no cérebro descoberto

Um artigo publicado nas continuações da Academia Nacional das Ciências fornece o forte evidência para um tipo novo de uma comunicação entre pilhas de nervo no cérebro.

Os resultados podem ter a importância para a prevenção e o tratamento da epilepsia, e possivelmente na exploração de outros aspectos de funções do cérebro, dos processos criativos do pensamento às doenças mentais tais como a esquizofrenia.

O trabalho foi executado comum por cientistas no centro médico de SUNY Downstate em Brooklyn, New York; Universidade estadual de Colorado em Fort Collins, Colorado; Faculdade de Medicina do monte Sinai em Manhattan, New York; e a universidade de Newcastle no Reino Unido. O autor principal era Dr. Farid Hamzei-Sichani, um estudante de MD/PhD no centro médico de Downstate, trabalhando no laboratório de Roger Traub, DM, professor da fisiologia e da farmacologia e da neurologia em SUNY Downstate.

A epilepsia um o grupo de desordens caracterizadas pela ocorrência periódica de apreensões espontâneas afecta aproximadamente um meio de um por cento da população dos E.U., e uma porcentagem mais alta ainda em países em vias de desenvolvimento. Em aproximadamente um terço dos pacientes, as apreensões não são controladas correctamente por tratamentos disponíveis. Os problemas podem elevarar na capacidade dos pacientes para funcionar em casa e na sociedade.

As apreensões epiléticos são consideradas habitualmente para reflectir um desequilíbrio entre a capacidade de pilhas de nervo para excitar um outro, de um lado, e para inibir um outro, por outro lado. A excitação e a inibição ocorrem porque a actividade de pilhas de nervo conduz à liberação dos produtos químicos particulares chamados neurotransmissor nas junções especializadas que são chamadas sinapses químicas. Os neurotransmissor difundem através de um espaço minúsculo entre as pilhas de nervo, e ligam então às proteínas (chamadas os receptors) em outras pilhas de nervo. A ligação de um neurotransmissor a um receptor causa por sua vez a excitação ou a inibição nas outras pilhas de nervo.

Este é os meios de uma comunicação clássicos entre pilhas de nervo, e encontra-se na base da maioria da compreensão actual de como os músculos da informação e dos controles de processos do cérebro na apreensão de body.* A são presumidos ocorrer quando há demasiada excitação synaptic química, e/ou não bastante inibição.

Há, contudo, uns outros meios para que as pilhas de nervo comuniquem-se um com o outro, chamados junções da diferença. As junções de Gap permitem que a corrente elétrica flua directamente de uma célula a outra, sem envolver a liberação e a difusão de produtos químicos do transmissor, e podem ser pensadas de como 'procura um caminho mais curto o ligamento ou o corte através dos caminhos com que as pilhas se comunicam normalmente.

As junções de Gap são encontradas em muitas partes do corpo, tais como o coração. As junções de Gap entre pilhas de nervo foram estudadas mais em uns animais vertebrados mais velhos (tais como peixes) e nos invertebrado (tais como sanguessugas e caranguejos); adicionalmente, as junções da diferença nos mamíferos foram estudadas que existem entre as pilhas de nervo que produzem a inibição isto é, entre as pilhas que não são envolvidas primeiramente em apreensões epiléticos. As junções de Gap entre pilhas excitatory no cérebro mamífero não foram tradicional parte do pensamento dos neurocientistas.

Uma fonte da ideia que as junções da diferença fossem vital importantes na epilepsia veio das observações das ondas de cérebro que são gravadas imediatamente antes que uma apreensão começa: estas ondas podem ocorrer muito em altas freqüências, 100 por segundo das épocas ou mesmo mais. Que observação, e outras experiências executadas em Europa que começa 10 anos há, conduzido um dos autores do artigo de PNAS (Roger Traub, em SUNY Downstate) propr uma hipótese nova: as pilhas desse nervo excitatory as pilhas as mais críticas na geração de apreensões epiléticos são acopladas igualmente junto por junções da diferença; isto é, as junções da diferença não são limitadas às pilhas que produzem a inibição. Além disso, as junções da diferença entre pilhas excitatory foram previstas para ocorrer em um lugar inesperado: os axónio das pilhas (o axónio é a parte da pilha que permite a propagação de um sinal sobre distâncias longas).

Tal hipótese era naturalmente controversa. Os cientistas quiseram ver estas junções propor da diferença. Mas as junções da diferença são minúsculas, e vê-las exige o uso de um microscópio de elétron, um instrumento capaz de resolver os detalhes estruturais que são menores do que o comprimento de onda de detalhes da luz visível na escala dos dez dos ångströms (um ångström é aproximadamente o diâmetro de um átomo de hidrogênio). A aplicação do microscópio de elétron para examinar estruturas minúsculas em pilhas de nervo é um interesse especial do Dr. Patrick Hof da Faculdade de Medicina do monte Sinai, outro dos autores de PNAS. Além disso, no estudo de junções da diferença, o uso do microscópio de elétron é juntado frequentemente com técnicas químicas (do anticorpo) que permitem que se determine que proteínas estam presente dentro das junções. Tais técnicas foram abertas caminho pelo Dr. John Prurido da universidade estadual de Colorado, e aplicadas pelo Dr. Naomi Kamasawa no laboratório do Dr. Prurido: ambos são igualmente autores do artigo de PNAS.

O artigo de PNAS por Hamzei-Sichani fornece e outros o primeiro elétron - evidência microscópica (ou evidência ultrastructural) para junções da diferença nos axónio de pilhas de nervo excitatory no cérebro mamífero. As junções de Gap neste local, em axónio, seriam esperadas actuar como procuram um caminho mais curto para sinais do nervo e produzir a interferência.” Os dados novos levantam a pergunta provocante se a interferência é um aspecto da função normal do cérebro.

O que são as implicações para a epilepsia” primeiramente, mais precisa de ser aprendido sobre a distribuição de junções da diferença que pilhas de nervo as têm, onde nas pilhas estão localizaram, e como seja controlaram (isto é podem as junções da diferença ser abertas ou fechados por sinais químicos)” em segundo, mais precisam de ser aprendidas sobre exactamente como as junções da diferença contribuem às ondas de cérebro muito rápidas que podem pressagiar uma apreensão. E finalmente, precisa de ser determinado se atenuar ou impedir estas ondas de cérebro muito rápidas podem impedir apreensões. Como é virtualmente sempre o caso na biomedicina, cada descoberta cria a necessidade para mais experiências.

O que é claramente o caso, contudo, consiste que um sentido novo inteiro está abrindo em compreender as origens da epilepsia, e na concepção de aproximações novas ao tratamento e à prevenção.

O modelo clássico de como os neurónios se comunicam foi posto adiante em 1943 por Warren McCulloch e Walter Pitts, então os primeiros computadores digitais eram previstos, e o McCulloch-Pitts que o modelo sugeriu que os neurónios se comunicassem em uma forma binária, representada por um 1 para despedir e por um 0 para não despedir, muito como funções modernas de um computador.

Quando for comum dizer que um cérebro mamífero funciona como um computador, esta é uma ideia um tanto defeituosa, na parte porque a observação do laboratório de Traub sugere que as junções da diferença causem 'o circuito curto como parte das funções normais do cérebro. (O computador real de A não poderia funcionar se ele curto circuitado.) É possível que estes procuram um caminho mais curto no cérebro mamífero aumentam geralmente a função e a adaptação do cérebro ao ambiente, como pela permissão do pensamento criativo, a combinação de factos isolados em ideias novas.

Adicionalmente, o Dr. Jeremy Coplan, um professor de psiquiatria em SUNY Downstate - props que o despedimento excessivo destes circuitos ao longo das junções da diferença pudesse jogar um papel na psicose e na mania.