poproś o bezpłatną broszurę wysyłkową
wprowadzenie
Architektura neuronu
narodziny
migracja
różnicowanie
śmierć
Nadzieja dzięki badaniom
wprowadzenie 6958>
do niedawna większość neurobiologów uważała, że urodziliśmy się ze wszystkimi neuronami, jakie kiedykolwiek będziemy mieli. Jako Dzieci możemy produkować nowe neurony, aby pomóc w budowie ścieżek – zwanych obwodami neuronowymi-które działają jako autostrady informacyjne między różnymi obszarami mózgu. Ale naukowcy wierzyli, że po utworzeniu obwodu neuronowego dodanie nowych neuronów zakłóci przepływ informacji i wyłączy system komunikacji mózgu.
w 1962 roku naukowiec Joseph Altman zakwestionował to przekonanie, gdy zobaczył dowody neurogenezy (narodziny neuronów) w obszarze mózgu dorosłego szczura zwanym hipokampem. Później poinformował, że nowonarodzone neurony migrowały z miejsca urodzenia w hipokampie do innych części mózgu. W 1979 inny naukowiec, Michael Kaplan, potwierdził odkrycia Altmana w mózgu szczura, a w 1983 odkrył neuronowe komórki prekursorowe w móżdżku dorosłej małpy.
te odkrycia dotyczące neurogenezy w dorosłym mózgu były zaskakujące dla innych badaczy, którzy nie sądzili, że mogą być prawdziwe u ludzi. Ale na początku lat 80. naukowiec, który próbował zrozumieć, jak ptaki uczą się śpiewać, zasugerował, że neurobiolodzy ponownie przyjrzą się neurogenezie w dorosłym mózgu i zaczną dostrzegać, jak może to mieć sens. W serii eksperymentów Fernando Nottebohm i jego zespół badawczy wykazali, że liczba neuronów w przednich kończynach samców kanarków dramatycznie wzrosła w okresie godowym. Był to ten sam czas, w którym ptaki musiały nauczyć się nowych piosenek, aby przyciągnąć samice.
dlaczego te ptasie mózgi dodały neurony w tak krytycznym momencie nauki? Nottebohm wierzył, że to dlatego, że świeże neurony pomogły przechowywać nowe wzorce piosenek w obwodach nerwowych przedmózgowia, obszaru mózgu, który kontroluje złożone zachowania. Te nowe neurony umożliwiły naukę. Jeśli ptaki stworzyły nowe neurony, aby pomóc im pamiętać i uczyć się, Nottebohm pomyślał, że mózgi ssaków też mogą.
inni naukowcy uważali, że te odkrycia nie mogą mieć zastosowania do ssaków, ale Elizabeth Gould później znalazła dowody na nowo narodzone neurony w odrębnym obszarze mózgu u małp, a Fred Gage i Peter Eriksson wykazali, że dorosły ludzki mózg produkował nowe neurony w podobnym obszarze.
dla niektórych neurobiologów neurogeneza w dorosłym mózgu jest wciąż niesprawdzoną teorią. Ale inni uważają, że dowody oferują intrygujące możliwości dotyczące roli neuronów generowanych przez dorosłych w uczeniu się i pamięci.
Architektura neuronu
centralny układ nerwowy (obejmujący mózg i rdzeń kręgowy) składa się z dwóch podstawowych typów komórek: neuronów (1) i gleju (1).(4) & (6). Glej przewyższa liczbę neuronów w niektórych częściach mózgu, ale neurony są kluczowymi graczami w mózgu.
neurony są posłańcami informacji. Wykorzystują impulsy elektryczne i sygnały chemiczne do przesyłania informacji między różnymi obszarami mózgu oraz między mózgiem a resztą układu nerwowego. Wszystko, co myślimy, czujemy i robimy, byłoby niemożliwe bez pracy neuronów i ich komórek pomocniczych, komórek glejowych zwanych astrocytami (4) i oligodendrocytami (6).
neurony mają trzy podstawowe części: ciało komórkowe i dwa rozszerzenia zwane aksonem (5) i dendrytem (3). W ciele komórki znajduje się jądro (2), które kontroluje aktywność komórki i zawiera materiał genetyczny komórki. Akson wygląda jak długi ogon i przesyła wiadomości z komórki. Dendryty wyglądają jak gałęzie drzewa i odbierają Wiadomości do komórki. Neurony komunikują się ze sobą poprzez wysyłanie substancji chemicznych, zwanych neuroprzekaźnikami, przez maleńką przestrzeń, zwaną synapsą, między aksonami a dendrytami sąsiednich neuronów.
istnieją trzy klasy neuronów:
- neurony sensoryczne przenoszą informacje z narządów zmysłów (takich jak oczy i uszy) do mózgu.
- neurony ruchowe kontrolują dobrowolną aktywność mięśni, taką jak mówienie i przenoszenie wiadomości z komórek nerwowych w mózgu do mięśni.
- wszystkie pozostałe neurony nazywane są interneuronami.
naukowcy uważają, że neurony są najbardziej zróżnicowanym rodzajem komórki w organizmie. W ramach tych trzech klas neuronów są setki różnych typów, każdy z określonymi zdolnościami przenoszenia wiadomości.
to, jak te neurony komunikują się ze sobą poprzez nawiązywanie połączeń, sprawia, że każdy z nas jest wyjątkowy w tym, jak myślimy, czujemy i działamy.
narodziny
zakres, w jakim nowe neurony są generowane w mózgu, jest kontrowersyjnym tematem wśród neurologów. Chociaż większość neuronów jest już obecna w naszych mózgach do czasu narodzin, istnieją dowody na poparcie tego, że neurogeneza (naukowe słowo na narodziny neuronów) jest procesem trwającym całe życie.
neurony rodzą się w obszarach mózgu, które są bogate w koncentracje neuronowych komórek prekursorowych (zwanych również neuronowymi komórkami macierzystymi). Komórki te mają potencjał do generowania większości, jeśli nie wszystkich, różnych typów neuronów i gleju występujących w mózgu.
neurolodzy zaobserwowali, jak zachowują się komórki prekursorowe nerwów w laboratorium. Chociaż może to nie być dokładnie tak, jak te komórki zachowują się, gdy znajdują się w mózgu, daje nam to informacje o tym, jak mogą się zachowywać, gdy znajdują się w środowisku mózgu.
nauka o komórkach macierzystych jest wciąż bardzo nowa i może ulec zmianie wraz z dodatkowymi odkryciami, ale naukowcy nauczyli się wystarczająco dużo, aby móc opisać, w jaki sposób neuronowe komórki macierzyste generują inne komórki mózgu. Nazywają to rodowodem komórek macierzystych i jest on w zasadzie podobny do drzewa genealogicznego.
neuronalne komórki macierzyste zwiększają się, dzieląc się na dwa i produkując albo dwie nowe komórki macierzyste, albo dwie wczesne komórki progenitorowe, albo po jednej z każdej.
kiedy komórka macierzysta dzieli się, aby wyprodukować kolejną komórkę macierzystą, mówi się, że samo się odnawia. Ta nowa komórka ma potencjał, aby więcej komórek macierzystych.
kiedy komórka macierzysta dzieli się, aby wytworzyć wczesną komórkę progenitorową, mówi się, że różnicuje się. Różnicowanie oznacza, że nowa komórka jest bardziej wyspecjalizowana w formie i funkcji. Wczesna komórka progenitorowa nie ma potencjału komórki macierzystej do wytwarzania wielu różnych typów komórek. Może tworzyć komórki tylko w określonym rodowodzie.
wczesne komórki progenitorowe mogą samoodnawiać się lub przejść na jeden z dwóch sposobów. Jeden typ spowoduje powstanie astrocytów. Drugi typ ostatecznie wytwarza neurony lub oligodendrocyty.
migracja
gdy neuron się urodzi, musi udać się do miejsca w mózgu, gdzie będzie wykonywał swoją pracę.
skąd neuron wie gdzie iść? Co pomaga mu się tam dostać?
naukowcy zauważyli, że neurony używają co najmniej dwóch różnych metod podróżowania:
- niektóre neurony migrują podążając za długimi włóknami komórek zwanych glejami promieniowymi. Włókna te rozciągają się od wewnętrznych warstw do zewnętrznych warstw mózgu. Neurony ślizgają się wzdłuż włókien, aż dotrą do celu.
- neurony również podróżują za pomocą sygnałów chemicznych. Naukowcy odkryli specjalne cząsteczki na powierzchni neuronów — cząsteczki adhezyjne — które wiążą się z podobnymi cząsteczkami na pobliskich komórkach glejowych lub aksonach nerwów. Te sygnały chemiczne prowadzą neuron do jego ostatecznego położenia.
nie wszystkie neurony odnoszą sukces w swojej podróży. Naukowcy uważają, że tylko jedna trzecia dociera do celu. Niektóre komórki umierają podczas procesu rozwoju neuronów.
niektóre neurony przeżywają podróż, ale kończą tam, gdzie nie powinny być. Mutacje w genach, które kontrolują migrację, tworzą obszary źle umiejscowionych lub dziwnie uformowanych neuronów, które mogą powodować zaburzenia, takie jak epilepsja dziecięca. Niektórzy badacze podejrzewają, że schizofrenia i zaburzenia uczenia się dysleksja są częściowo wynikiem błędnych neuronów.
różnicowanie
gdy neuron dotrze do celu, musi się zadomowić, aby pracować. Ten ostatni etap różnicowania jest najmniej zrozumiałą częścią neurogenezy.
neurony są odpowiedzialne za transport i wychwyt neuroprzekaźników-substancji chemicznych, które przekazują informacje między komórkami mózgu.
w zależności od lokalizacji neuron może wykonywać pracę neuronu czuciowego, neuronu ruchowego lub interneuronu, wysyłając i odbierając określone neuroprzekaźniki.
w rozwijającym się mózgu neuron zależy od sygnałów molekularnych z innych komórek, takich jak astrocyty, aby określić jego kształt i lokalizację, rodzaj nadajnika, który wytwarza, i do których innych neuronów będzie się łączyć. Te świeżo urodzone komórki tworzą obwody neuronowe – lub ścieżki informacyjne łączące neuron z neuronem – które będą istniały przez cały okres dorosłości.
ale w dorosłym mózgu obwody nerwowe są już rozwinięte i neurony muszą znaleźć sposób, aby się dopasować. Gdy nowy neuron się osadza, zaczyna wyglądać jak otaczające go komórki. Rozwija Akson i dendryty i zaczyna komunikować się ze swoimi sąsiadami.
śmierć
chociaż neurony są najdłużej żyjącymi komórkami w organizmie, duża ich liczba umiera podczas migracji i różnicowania.
życie niektórych neuronów może przybrać nienormalne zmiany. Niektóre choroby mózgu są wynikiem nienaturalnych zgonów neuronów.
– w chorobie Parkinsona neurony wytwarzające neuroprzekaźnik dopaminę obumierają w zwojach podstawnych, obszarze mózgu kontrolującym ruchy ciała. Powoduje to trudności w inicjowaniu ruchu.
– w chorobie Huntingtona mutacja genetyczna powoduje nadmierną produkcję neuroprzekaźnika zwanego glutaminianem, który zabija neurony w zwojach podstawnych. W rezultacie ludzie skręcają się i wiją w niekontrolowany sposób.
– w chorobie Alzheimera niezwykłe białka gromadzą się w i wokół neuronów w Korie nowej i hipokampie, częściach mózgu kontrolujących pamięć. Kiedy te neurony umierają, ludzie tracą zdolność do zapamiętywania i zdolność do wykonywania codziennych zadań. Fizyczne uszkodzenie mózgu i innych części ośrodkowego układu nerwowego może również zabić lub wyłączyć neurony.
– uderzenia w mózg lub uszkodzenia spowodowane udarem mózgu mogą całkowicie zabić neurony lub powoli zagłodzić je z tlenu i składników odżywczych, których potrzebują do przeżycia.
– uszkodzenie rdzenia kręgowego może zakłócać komunikację między mózgiem a mięśniami, gdy neurony tracą połączenie z aksonami znajdującymi się poniżej miejsca urazu. Te neurony mogą nadal żyć, ale tracą zdolność komunikowania się.
Nadzieja dzięki badaniom
naukowcy mają nadzieję, że poprzez lepsze zrozumienie życia i śmierci neuronów mogą opracować nowe metody leczenia, a być może nawet leczenia chorób mózgu i zaburzeń, które wpływają na życie milionów Amerykanów.
najnowsze badania sugerują, że neuronowe komórki macierzyste mogą generować wiele, jeśli nie wszystkie, różnych typów neuronów występujących w mózgu i układzie nerwowym. Uczenie się, jak manipulować te komórki macierzyste w laboratorium do określonych typów neuronów może produkować świeży zapas komórek mózgowych, aby zastąpić te, które umarły lub zostały uszkodzone.
terapie mogą być również tworzone w celu wykorzystania czynników wzrostu i innych mechanizmów sygnalizacyjnych wewnątrz mózgu, które każą komórkom prekursorowym tworzyć nowe neurony. Umożliwiłoby to naprawę, zmianę kształtu i odnowienie mózgu od wewnątrz.
aby uzyskać informacje na temat innych zaburzeń neurologicznych lub programów badawczych finansowanych przez Narodowy Instytut zaburzeń neurologicznych i udaru mózgu, skontaktuj się z siecią zasobów mózgu i informacji Instytutu (BRAIN) pod adresem:
BRAIN
P. O. Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov
Top
:
Biuro Komunikacji i komunikacji publicznej
Narodowy Instytut zaburzeń neurologicznych i udaru mózgu
Narodowy Instytut Zdrowia
20892
materiały związane ze zdrowiem NINDS są dostarczane wyłącznie w celach informacyjnych i niekoniecznie stanowią poparcie lub oficjalne stanowisko Narodowego Instytutu zaburzeń neurologicznych i udaru mózgu lub jakiejkolwiek innej agencji federalnej. Porady dotyczące leczenia lub opieki nad indywidualnym pacjentem należy uzyskać poprzez konsultację z lekarzem, który zbadał tego pacjenta lub jest zaznajomiony z jego historią medyczną.
wszystkie przygotowane przez nas informacje znajdują się w domenie publicznej i mogą być swobodnie kopiowane. Uznanie dla NINDS lub NIH jest mile widziane.