kérj ingyenes postán brosúra
Bevezetés
az építészet a Neuron
születés
migráció
differenciálás
halál
remény a kutatás
Bevezetés
egészen a közelmúltig a legtöbb idegtudós azt hitte, hogy az összes Idegsejtünkkel együtt születtünk. Gyerekként új neuronokat hozhatunk létre, amelyek segítenek felépíteni az utakat – az úgynevezett idegi áramköröket -, amelyek információs autópályákként működnek az agy különböző területei között. De a tudósok úgy vélték, hogy ha egy idegi áramkör a helyén van, az új neuronok hozzáadása megzavarja az információáramlást és letiltja az agy kommunikációs rendszerét.
1962-ben Joseph Altman tudós megkérdőjelezte ezt a hitet, amikor a neurogenezis (neuronok születése) bizonyítékát látta a felnőtt patkány agyának hippokampusz nevű régiójában. Később arról számolt be, hogy az újszülött neuronok a hippokampusz szülőhelyéről az agy más részeire vándoroltak. 1979-ben egy másik tudós, Michael Kaplan megerősítette Altman megállapításait a patkányok agyában, 1983-ban pedig egy felnőtt majom előagyában idegi prekurzor sejteket talált.
ezek a felfedezések a neurogenezisről a felnőtt agyban meglepőek voltak más kutatók számára, akik nem gondolták, hogy igazak lehetnek az emberekben. De az 1980-as évek elején egy tudós, aki megpróbálta megérteni, hogyan tanulnak meg a madarak énekelni, azt javasolta, hogy az idegtudósok újra megvizsgálják a felnőtt agy neurogenezisét, és elkezdik látni, hogyan lehet ennek értelme. Egy kísérletsorozatban Fernando Nottebohm és kutatócsoportja kimutatta, hogy a Kanári-szigetek előagyaiban a neuronok száma drámaian megnőtt a párzási időszakban. Ez volt az az idő, amikor a madaraknak új dalokat kellett megtanulniuk, hogy vonzzák a nőstényeket.
miért adtak ezek a madáragyak neuronokat a tanulás ilyen kritikus időszakában? Nottebohm úgy vélte, hogy azért, mert a friss neuronok segítettek új dalmintákat tárolni az előagy idegi áramköreiben, az agy azon területén, amely a komplex viselkedést szabályozza. Ezek az új neuronok lehetővé tették a tanulást. Ha a madarak új neuronokat hoztak létre, hogy segítsenek nekik emlékezni és tanulni, Nottebohm úgy gondolta, hogy az emlősök agya is.
más tudósok úgy vélték, hogy ezek az eredmények nem alkalmazhatók emlősökre, de Elizabeth Gould később bizonyítékot talált az újszülött neuronokra a majmok agyának egy különálló területén, Fred Gage és Peter Eriksson pedig kimutatta, hogy a felnőtt emberi agy hasonló területen új neuronokat termelt.
néhány idegtudós számára a felnőtt agy neurogenezise még mindig nem bizonyított elmélet. Mások azonban úgy vélik, hogy a bizonyítékok érdekes lehetőségeket kínálnak a felnőttek által generált neuronok szerepéről a tanulásban és a memóriában.
a neuron felépítése
a központi idegrendszer (amely magában foglalja az agyat és a gerincvelőt) két alapvető sejttípusból áll: neuronok (1) és glia (4) & (6). A Glia az agy egyes részein meghaladja a neuronokat, de az idegsejtek az agy kulcsszereplői.
a neuronok információs hírvivők. Elektromos impulzusokat és kémiai jeleket használnak az információ továbbítására az agy különböző területei között, valamint az agy és az idegrendszer többi része között. Minden, amit gondolunk, érzünk és teszünk, lehetetlen lenne a neuronok és támogató sejtjeik, az asztrocitáknak (4) és oligodendrocitáknak (6) nevezett gliasejtek nélkül.
a neuronok három alapvető részből állnak: egy sejttestből és két kiterjesztésből, amelyeket axonnak (5) és dendritnek (3) neveznek. A sejttesten belül van egy sejtmag (2), amely szabályozza a sejt tevékenységét, és tartalmazza a sejt genetikai anyagát. Az axon úgy néz ki, mint egy hosszú farok, és üzeneteket továbbít a sejtből. A dendritek úgy néznek ki, mint egy fa ágai, és üzeneteket kapnak a sejt számára. A neuronok úgy kommunikálnak egymással, hogy vegyi anyagokat, úgynevezett neurotranszmittereket küldenek egy apró térben, amelyet szinapszisnak neveznek, a szomszédos neuronok axonjai és dendritjei között.
a neuronok három osztálya van:
- a szenzoros neuronok az érzékszervektől (például a szemektől és a fülektől) az agyba továbbítják az információkat.
- a motoros neuronok szabályozzák az önkéntes izomaktivitást, például a beszédet, és az agy idegsejtjeiből az izmokba továbbítják az üzeneteket.
- az összes többi idegsejtet interneuronnak nevezzük.
a tudósok úgy vélik, hogy a neuronok a test legkülönbözőbb sejtjei. A neuronok e három osztályán belül több száz különböző típus található, amelyek mindegyike sajátos üzenethordozó képességekkel rendelkezik.
az, hogy ezek a neuronok hogyan kommunikálnak egymással a kapcsolatok kialakításával, az teszi mindannyiunkat egyedivé abban, ahogyan gondolkodunk, érzünk és cselekszünk.
születés
az új idegsejtek keletkezésének mértéke az idegtudósok körében ellentmondásos téma. Bár a neuronok többsége már születésünkkor jelen van az agyunkban, bizonyítékok támasztják alá, hogy a neurogenezis (a neuronok születésének tudományos szava) egész életen át tartó folyamat.
a neuronok az agy olyan területein születnek, amelyek gazdagok az idegi prekurzor sejtek koncentrációjában (más néven idegi őssejtek). Ezek a sejtek képesek létrehozni a legtöbb, ha nem az összes, a különböző típusú neuronok és glia található az agyban.
idegtudósok megfigyelték, hogyan viselkednek az idegi prekurzor sejtek a laboratóriumban. Bár lehet, hogy ezek a sejtek nem pontosan így viselkednek, amikor az agyban vannak, információt ad arról, hogyan viselkedhetnek, amikor az agy környezetében vannak.
az őssejtek tudománya még mindig nagyon új, és további felfedezésekkel változhat, de a kutatók eleget tanultak ahhoz, hogy leírhassák, hogyan generálják az idegi őssejtek az agy többi sejtjét. Őssejt származásnak hívják, és elvileg hasonló a családfához.
a neurális őssejtek két részre osztódva növekednek, és vagy két új őssejtet, vagy két korai progenitor sejtet, vagy mindegyikből egyet termelnek.
amikor egy őssejt osztódik, hogy egy másik őssejtet termeljen, azt mondják, hogy önmegújul. Ez az új sejt képes több őssejt előállítására.
amikor egy őssejt osztódik, hogy korai progenitor sejtet hozzon létre, azt mondják, hogy differenciálódik. A differenciálás azt jelenti, hogy az új sejt jobban specializálódott a formára és a funkcióra. A korai progenitor sejt nem rendelkezik azzal a potenciállal, hogy egy őssejt sokféle típusú sejtet készítsen. Csak a saját vonalában képes sejteket létrehozni.
a korai progenitor sejtek kétféle módon megújulhatnak vagy mehetnek. Az egyik típus asztrocitákat eredményez. A másik típus végül neuronokat vagy oligodendrocitákat termel.
migráció
miután egy neuron megszületett, el kell utaznia az agy azon helyére, ahol elvégzi a munkáját.
Honnan tudja egy neuron, hová menjen? Mi segít abban, hogy odaérjen?
a tudósok azt látták, hogy a neuronok legalább két különböző módszert használnak az utazáshoz:
- néhány Neuron vándorol a sejtek hosszú szálainak követésével radiális glia. Ezek a szálak a belső rétegektől az agy külső rétegeiig terjednek. A neuronok a szálak mentén csúsznak, amíg el nem érik a rendeltetési helyüket.
- a neuronok kémiai jelek segítségével is utaznak. A tudósok speciális molekulákat találtak az idegsejtek felszínén-adhéziós molekulákat -, amelyek hasonló molekulákkal kötődnek a közeli gliasejteken vagy ideg axonokon. Ezek a kémiai jelek vezetik az idegsejtet a végső helyére.
nem minden Neuron sikeres az utazás során. A tudósok úgy gondolják, hogy csak egyharmaduk éri el rendeltetési helyét. Egyes sejtek elpusztulnak a neuronális fejlődés során.
néhány Neuron túléli az utazást, de végül ott végzi, ahol nem kellene lennie. A migrációt szabályozó gének mutációi olyan rosszul vagy furcsán kialakult neuronok területeit hozzák létre, amelyek olyan rendellenességeket okozhatnak, mint a gyermekkori epilepszia. Egyes kutatók azt gyanítják, hogy a skizofrénia és a tanulási zavar diszlexia részben a félrevezetett neuronok eredménye.
differenciálás
amint egy idegsejt eléri a rendeltetési helyét, be kell telepednie a munkába. A differenciálódás utolsó lépése a neurogenezis legkevésbé ismert része.
a neuronok felelősek a neurotranszmitterek szállításáért és felvételéért – olyan vegyi anyagok, amelyek információt közvetítenek az agysejtek között.
helyétől függően egy neuron képes elvégezni egy szenzoros neuron, egy motoros neuron vagy egy interneuron munkáját, specifikus neurotranszmitterek küldésével és fogadásával.
a fejlődő agyban egy neuron más sejtekből, például asztrocitákból származó molekuláris jelektől függ, hogy meghatározza alakját és helyét, milyen típusú adót termel, és mely más neuronokhoz kapcsolódik. Ezek a frissen született sejtek idegi áramköröket hoznak létre – vagy információs útvonalakat, amelyek összekötik az idegsejtet az idegsejtekkel -, amelyek egész felnőttkorban a helyükön lesznek.
de a felnőtt agyban az idegi áramkörök már kifejlődtek, és a neuronoknak meg kell találniuk a módját, hogy beilleszkedjenek. Amint egy új idegsejt beül, úgy néz ki, mint a környező sejtek. Axont és dendriteket fejleszt ki, és kommunikálni kezd a szomszédaival.
halál
bár a neuronok a leghosszabb élő sejtek a szervezetben, nagy számban elpusztulnak a migráció és a differenciálódás során.
egyes neuronok élete rendellenes fordulatot vehet. Az agy egyes betegségei az idegsejtek természetellenes halálának következményei.
– Parkinson-kórban a dopamin neurotranszmittert termelő neuronok elpusztulnak a bazális ganglionokban, az agy azon területén, amely a testmozgásokat szabályozza. Ez nehézséget okoz a mozgás megindításában.
– Huntington-kórban egy genetikai mutáció a glutamát nevű neurotranszmitter túltermelését okozza, amely megöli a bazális ganglionok neuronjait. Ennek eredményeként az emberek kontrollálhatatlanul csavarodnak és vonaglanak.
– az Alzheimer-kórban szokatlan fehérjék épülnek fel a neocortex és a hippocampus neuronjaiban és azok körül, amelyek az agy memóriáját szabályozzák. Amikor ezek a neuronok elpusztulnak, az emberek elveszítik az emlékezőképességüket és a mindennapi feladatok elvégzésének képességét. Az agy és a központi idegrendszer más részeinek fizikai károsodása szintén megölheti vagy letilthatja az idegsejteket.
– az agyba mért ütések vagy a stroke által okozott károk egyenesen elpusztíthatják az idegsejteket, vagy lassan éheztethetik őket a túléléshez szükséges oxigéntől és tápanyagoktól.
– a gerincvelő sérülése megzavarhatja az agy és az izmok közötti kommunikációt, amikor a neuronok elveszítik kapcsolatukat a sérülés helye alatt található axonokkal. Ezek a neuronok még élhetnek, de elveszítik kommunikációs képességüket.
remény a kutatáson keresztül
a tudósok azt remélik, hogy a neuronok életének és halálának megértésével új kezeléseket, sőt esetleg gyógyításokat fejleszthetnek ki az agyi betegségek és rendellenességek számára, amelyek amerikaiak millióinak életét befolyásolják.
a legfrissebb kutatások azt sugallják, hogy a neurális őssejtek sok, ha nem az összes neuront generálhatnak az agyban és az idegrendszerben. Ha megtanuljuk, hogyan manipuláljuk ezeket az őssejteket a laboratóriumban bizonyos típusú idegsejtekké, az új agysejt-ellátást eredményezheti, hogy helyettesítse azokat, amelyek meghaltak vagy megsérültek.
terápiákat is létre lehet hozni, hogy kihasználják a növekedési faktorokat és más jelátviteli mechanizmusokat az agyban, amelyek megmondják a prekurzor sejteknek, hogy új neuronokat hozzanak létre. Ez lehetővé tenné az agy helyreállítását, átalakítását és megújítását belülről.
az Országos Neurológiai rendellenességek és Stroke Intézet által finanszírozott egyéb neurológiai rendellenességekkel vagy kutatási programokkal kapcsolatos információkért vegye fel a kapcsolatot Az intézet agyi erőforrásaival és Információs hálózatával (BRAIN):
BRAIN
P. O. Box 5801
Bethesda, Md 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov
felső
készítette:
kommunikációs és nyilvános kapcsolattartó Hivatal
Országos Neurológiai rendellenességek és Stroke Intézet
Nemzeti Egészségügyi Intézetek
Bethesda, MD 20892
a NINDS egészséggel kapcsolatos anyagai csak tájékoztató jellegűek, és nem feltétlenül jelentik az Országos Neurológiai rendellenességek és Stroke Intézet vagy bármely más szövetségi ügynökség jóváhagyását vagy hivatalos álláspontját. Az egyes betegek kezelésére vagy gondozására vonatkozó tanácsot olyan orvossal való konzultáció útján kell megszerezni, aki megvizsgálta a beteget, vagy ismeri a beteg kórtörténetét.
minden NINDS által készített információ nyilvános, és szabadon másolható. A NINDSNEK vagy az NIH-nak nyújtott hitelt nagyra értékeljük.