Solicitați broșură gratuită prin poștă
Introducere
arhitectura neuronului
naștere
Migrație
diferențiere
moarte
speranță prin cercetare
Introducere
până de curând, majoritatea neurologilor credeau că ne-am născut cu toți neuronii pe care îi vom avea vreodată. În copilărie, am putea produce niște neuroni noi pentru a ajuta la construirea căilor-numite circuite neuronale-care acționează ca autostrăzi de informații între diferite zone ale creierului. Dar oamenii de știință au crezut că, odată ce un circuit neuronal a fost în loc, adăugarea de noi neuroni ar perturba fluxul de informații și ar dezactiva sistemul de comunicare al creierului.
în 1962, omul de știință Joseph Altman a contestat această credință când a văzut dovezi ale neurogenezei (nașterea neuronilor) într-o regiune a creierului șobolanului adult numită hipocampus. El a raportat mai târziu că neuronii nou-născuți au migrat de la locul lor de naștere în hipocampus în alte părți ale creierului. În 1979, un alt om de știință, Michael Kaplan, a confirmat descoperirile lui Altman în creierul șobolanului, iar în 1983 a găsit celule precursoare neuronale în creierul anterior al unei maimuțe adulte.
aceste descoperiri despre neurogeneza din creierul adult au fost surprinzătoare pentru alți cercetători care nu credeau că ar putea fi adevărate la oameni. Dar la începutul anilor 1980, un om de știință care încerca să înțeleagă cum păsările învață să cânte a sugerat că neurologii se uită din nou la neurogeneza din creierul adult și încep să vadă cum ar putea avea sens. Într-o serie de experimente, Fernando Nottebohm și echipa sa de cercetare au arătat că numărul de neuroni din creierul canarilor masculi a crescut dramatic în timpul sezonului de împerechere. Acesta a fost același timp în care păsările au trebuit să învețe cântece noi pentru a atrage femele.
de ce aceste creiere de păsări au adăugat neuroni într-un moment atât de critic în învățare? Nottebohm a crezut că se datorează faptului că neuronii proaspeți au ajutat la stocarea de noi modele de melodii în circuitele neuronale ale creierului anterior, zona creierului care controlează comportamentele complexe. Acești neuroni noi au făcut posibilă învățarea. Dacă păsările au creat noi neuroni pentru a le ajuta să-și amintească și să învețe, Nottebohm a crezut că și creierul mamiferelor ar putea.
alți oameni de știință au crezut că aceste descoperiri nu se pot aplica mamiferelor, dar Elizabeth Gould a găsit mai târziu dovezi ale neuronilor nou-născuți într-o zonă distinctă a creierului la maimuțe, iar Fred Gage și Peter Eriksson au arătat că creierul uman adult a produs noi neuroni într-o zonă similară.
pentru unii neurologi, neurogeneza din creierul adult este încă o teorie nedovedită. Dar alții cred că dovezile oferă posibilități interesante despre rolul neuronilor generați de adulți în învățare și memorie.
arhitectura neuronului
sistemul nervos central (care include creierul și măduva spinării) este alcătuit din două tipuri de bază de celule: neuronii (1) și glia (4) & (6). Glia depășește numărul neuronilor din unele părți ale creierului, dar neuronii sunt jucătorii cheie din creier.
neuronii sunt mesageri de informații. Ei folosesc impulsuri electrice și semnale chimice pentru a transmite informații între diferite zone ale creierului și între creier și restul sistemului nervos. Tot ceea ce gândim, simțim și facem ar fi imposibil fără munca neuronilor și a celulelor lor de sprijin, celulele gliale numite astrocite (4) și oligodendrocite (6).
neuronii au trei părți de bază: un corp celular și două extensii numite axon (5) și Dendrită (3). În corpul celulei se află un nucleu (2), care controlează activitățile celulei și conține materialul genetic al celulei. Axonul arată ca o coadă lungă și transmite mesaje din celulă. Dendritele arată ca ramurile unui copac și primesc mesaje pentru celulă. Neuronii comunică între ei prin trimiterea de substanțe chimice, numite neurotransmițători, într-un spațiu mic, numit sinapsă, între axoni și dendritele neuronilor adiacenți.
există trei clase de neuroni:
- neuronii senzoriali transportă informații de la organele de simț (cum ar fi ochii și urechile) la creier.
- neuronii motori controlează activitatea musculară voluntară, cum ar fi vorbirea și transportă mesaje de la celulele nervoase din creier către mușchi.
- toți ceilalți neuroni sunt numiți interneuroni.
oamenii de știință cred că neuronii sunt cele mai diverse tipuri de celule din organism. În cadrul acestor trei clase de neuroni sunt sute de tipuri diferite, fiecare cu abilități specifice de transmitere a mesajelor.
modul în care acești neuroni comunică între ei făcând conexiuni este ceea ce ne face pe fiecare dintre noi unic în modul în care gândim, simțim și acționăm.
naștere
măsura în care neuronii noi sunt generați în creier este un subiect controversat în rândul neurologilor. Deși majoritatea neuronilor sunt deja prezenți în creierul nostru până când ne naștem, există dovezi care susțin că neurogeneza (cuvântul științific pentru nașterea neuronilor) este un proces pe tot parcursul vieții.
neuronii se nasc în zone ale creierului care sunt bogate în concentrații de celule precursoare neuronale (numite și celule stem neuronale). Aceste celule au potențialul de a genera majoritatea, dacă nu toate, dintre diferitele tipuri de neuroni și glia găsite în creier.
neurologii au observat cum se comportă celulele precursoare neuronale în laborator. Deși acest lucru nu poate fi exact modul în care se comportă aceste celule atunci când sunt în creier, ne oferă informații despre modul în care s-ar putea comporta atunci când se află în mediul creierului.
știința celulelor stem este încă foarte nouă și s-ar putea schimba cu descoperiri suplimentare, dar cercetătorii au învățat suficient pentru a putea descrie modul în care celulele stem neuronale generează celelalte celule ale creierului. Ei o numesc descendența unei celule stem și este similară în principiu cu un arbore genealogic.
celulele stem neuronale cresc prin împărțirea în două și produc fie două celule stem noi, fie două celule progenitoare timpurii, fie una din fiecare.
când o celulă stem se divide pentru a produce o altă celulă stem, se spune că se auto-reînnoiește. Această nouă celulă are potențialul de a produce mai multe celule stem.
când o celulă stem se divide pentru a produce o celulă progenitoare timpurie, se spune că se diferențiază. Diferențierea înseamnă că noua celulă este mai specializată în formă și funcție. O celulă progenitoare timpurie nu are potențialul unei celule stem de a produce multe tipuri diferite de celule. Se poate face numai celule în linia sa Special.
celulele progenitoare timpurii se pot auto-reînnoi sau pot merge în oricare din cele două moduri. Un tip va da naștere la astrocite. Celălalt tip va produce în cele din urmă neuroni sau oligodendrocite.
migrația
odată ce un neuron se naște, trebuie să călătorească în locul din creier unde își va face munca.
cum știe un neuron unde să meargă? Ce îl ajută să ajungă acolo?
oamenii de știință au văzut că neuronii folosesc cel puțin două metode diferite pentru a călători:
- unii neuroni migrează urmând fibrele lungi ale celulelor numite glia radială. Aceste fibre se extind de la straturile interioare la straturile exterioare ale creierului. Neuronii alunecă de-a lungul fibrelor până ajung la destinație.
- neuronii călătoresc, de asemenea, folosind semnale chimice. Oamenii de știință au descoperit molecule speciale pe suprafața neuronilor-molecule de adeziune-care se leagă cu molecule similare pe celulele gliale din apropiere sau axonii nervoși. Aceste semnale chimice ghidează neuronul către locația sa finală.
nu toți neuronii au succes în călătoria lor. Oamenii de știință cred că doar o treime ajung la destinație. Unele celule mor în timpul procesului de dezvoltare neuronală.
unii neuroni supraviețuiesc călătoriei, dar ajung acolo unde nu ar trebui să fie. Mutațiile genelor care controlează migrația creează zone de neuroni rătăciți sau formați ciudat, care pot provoca tulburări precum epilepsia copilăriei. Unii cercetători suspectează că schizofrenia și tulburarea de învățare dislexia sunt parțial rezultatul neuronilor greșiți.
diferențiere
odată ce un neuron ajunge la destinație, trebuie să se stabilească pentru a funcționa. Acest ultim pas de diferențiere este partea cel mai puțin bine înțeleasă a neurogenezei.
neuronii sunt responsabili pentru transportul și absorbția neurotransmițătorilor – substanțe chimice care transmit informații între celulele creierului.
în funcție de locația sa, un neuron poate îndeplini sarcina unui neuron senzorial, a unui neuron motor sau a unui interneuron, trimițând și primind neurotransmițători specifici.
în creierul în curs de dezvoltare, un neuron depinde de semnalele moleculare de la alte celule, cum ar fi astrocitele, pentru a-și determina forma și locația, tipul de emițător pe care îl produce și la care alți neuroni se va conecta. Aceste celule proaspăt născute stabilesc circuite neuronale – sau căi de informații care leagă neuronul de neuron-care vor fi în vigoare pe tot parcursul maturității.
dar în creierul adult, circuitele neuronale sunt deja dezvoltate și neuronii trebuie să găsească o modalitate de a se potrivi. Pe măsură ce un nou neuron se instalează, începe să arate ca celulele înconjurătoare. Dezvoltă un axon și dendrite și începe să comunice cu vecinii săi.
moarte
deși neuronii sunt cele mai lungi celule vii din organism, un număr mare dintre ei mor în timpul migrației și diferențierii.
viețile unor neuroni pot lua viraje anormale. Unele boli ale creierului sunt rezultatul deceselor nenaturale ale neuronilor.
– în boala Parkinson, neuronii care produc neurotransmițătorul dopamină mor în ganglionii bazali, o zonă a creierului care controlează mișcările corpului. Acest lucru cauzează dificultăți în inițierea mișcării.
– în boala Huntington, o mutație genetică determină supraproducția unui neurotransmițător numit glutamat, care ucide neuronii din ganglionii bazali. Drept urmare, oamenii se răsucesc și se zvârcolesc necontrolat.
– în boala Alzheimer, proteine neobișnuite se acumulează în și în jurul neuronilor din neocortex și hipocamp, părți ale creierului care controlează memoria. Când acești neuroni mor, oamenii își pierd capacitatea de a-și aminti și capacitatea de a face sarcini de zi cu zi. Deteriorarea fizică a creierului și a altor părți ale sistemului nervos central poate, de asemenea, ucide sau dezactiva neuronii.
– loviturile la creier sau daunele cauzate de un accident vascular cerebral pot ucide neuronii direct sau încet îi înfometează de oxigenul și nutrienții de care au nevoie pentru a supraviețui.
– leziunea măduvei spinării poate perturba comunicarea dintre creier și mușchi atunci când neuronii își pierd legătura cu axonii situați sub locul leziunii. Acești neuroni pot trăi în continuare, dar își pierd capacitatea de a comunica.
speranța prin cercetare
oamenii de știință speră că, înțelegând mai multe despre viața și moartea neuronilor, pot dezvolta noi tratamente și, eventual, chiar cure, pentru bolile cerebrale și tulburările care afectează viața a milioane de americani.
cele mai recente cercetări sugerează că celulele stem neuronale pot genera multe, dacă nu toate, dintre diferitele tipuri de neuroni găsite în creier și în sistemul nervos. Învățarea modului de manipulare a acestor celule stem în laborator în tipuri specifice de neuroni ar putea produce o nouă sursă de celule cerebrale pentru a le înlocui pe cele care au murit sau au fost deteriorate.
terapiile ar putea fi, de asemenea, create pentru a profita de factorii de creștere și de alte mecanisme de semnalizare din interiorul creierului care spun celulelor precursoare să producă noi neuroni. Acest lucru ar face posibilă repararea, remodelarea și reînnoirea creierului din interior.
pentru informații despre alte tulburări neurologice sau programe de cercetare finanțate de Institutul Național de tulburări neurologice și accident vascular cerebral, contactați rețeaua de resurse și informații ale creierului (BRAIN) a Institutului la:
BRAIN
P. O. Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov
Top
pregătit de:
Biroul de comunicații și legătură publică
Institutul Național de tulburări neurologice și accident vascular cerebral
Institutele Naționale de sănătate
Bethesda, MD 20892
materialele legate de sănătate NINDS sunt furnizate numai în scop informativ și nu reprezintă neapărat aprobarea sau o poziție oficială a Institutului Național de tulburări neurologice și accident vascular cerebral sau a oricărei alte agenții federale. Recomandările privind tratamentul sau îngrijirea unui pacient individual trebuie obținute prin consultarea unui medic care l-a examinat sau care este familiarizat cu istoricul medical al pacientului respectiv.
toate informațiile pregătite de NINDS sunt în domeniul public și pot fi copiate în mod liber. Creditul pentru NINDS sau NIH este apreciat.