begär gratis Post broschyr
introduktion
neurons arkitektur
födelse
Migration
differentiering
död
hopp genom forskning
introduktion
fram till nyligen trodde de flesta Neurovetenskapsmän att vi föddes med alla neuroner vi någonsin skulle ha. Som barn kan vi producera några nya neuroner för att hjälpa till att bygga vägarna – kallade neurala kretsar – som fungerar som informationsvägar mellan olika delar av hjärnan. Men forskare trodde att när en neuralkrets var på plats skulle tillägg av nya neuroner störa informationsflödet och inaktivera hjärnans kommunikationssystem.
1962 utmanade forskaren Joseph Altman denna tro när han såg bevis på neurogenes (neurons födelse) i en region i den vuxna råtthjärnan som kallas hippocampus. Han rapporterade senare att nyfödda neuroner migrerade från deras födelseplats i hippocampus till andra delar av hjärnan. 1979 bekräftade en annan forskare, Michael Kaplan, Altmans fynd i råtthjärnan, och 1983 hittade han neurala prekursorceller i framhjärnan hos en vuxen apa.
dessa upptäckter om neurogenes i den vuxna hjärnan var överraskande för andra forskare som inte trodde att de kunde vara sanna hos människor. Men i början av 1980-talet föreslog en forskare som försökte förstå hur fåglar lär sig att sjunga att neurovetenskapsmän ser igen på neurogenes i den vuxna hjärnan och börjar se hur det kan vara meningsfullt. I en serie experiment visade Fernando Nottebohm och hans forskargrupp att antalet neuroner i frambenen hos manliga kanariefåglar ökade dramatiskt under parningssäsongen. Det var samtidigt som fåglarna fick lära sig nya låtar för att locka kvinnor.
varför tillsatte dessa fågelhjärnor neuroner vid en så kritisk tid i lärandet? Nottebohm trodde att det berodde på att färska neuroner hjälpte till att lagra nya sångmönster inom de neurala kretsarna i framhjärnan, det område i hjärnan som styr komplexa beteenden. Dessa nya neuroner möjliggjorde lärande. Om fåglar gjorde nya neuroner för att hjälpa dem att komma ihåg och lära sig, tänkte Nottebohm att hjärnan hos däggdjur kanske också.
andra forskare trodde att dessa fynd inte kunde gälla däggdjur, men Elizabeth Gould hittade senare bevis på nyfödda neuroner i ett distinkt område i hjärnan hos apor, och Fred Gage och Peter Eriksson visade att den vuxna mänskliga hjärnan producerade nya neuroner i ett liknande område.
för vissa neurovetenskapsmän är neurogenes i den vuxna hjärnan fortfarande en obevisad teori. Men andra tror att bevisen erbjuder spännande möjligheter om rollen som vuxengenererade neuroner i lärande och minne.
neuronens arkitektur
centrala nervsystemet (som inkluderar hjärnan och ryggmärgen) består av två grundläggande typer av celler: neuroner (1) och glia (4) & (6). Glia överträffar neuroner i vissa delar av hjärnan, men neuroner är nyckelaktörerna i hjärnan.
neuroner är informationsbudbärare. De använder elektriska impulser och kemiska signaler för att överföra information mellan olika delar av hjärnan och mellan hjärnan och resten av nervsystemet. Allt vi tänker och känner och gör skulle vara omöjligt utan neurons arbete och deras stödceller, gliacellerna som kallas astrocyter (4) och oligodendrocyter (6).
neuroner har tre grundläggande delar: en cellkropp och två förlängningar som kallas en axon (5) och en Dendrit (3). Inom cellkroppen finns en kärna (2), som styr cellens aktiviteter och innehåller cellens genetiska material. Axonen ser ut som en lång svans och sänder meddelanden från cellen. Dendriter ser ut som grenarna på ett träd och tar emot meddelanden för cellen. Neuroner kommunicerar med varandra genom att skicka kemikalier, kallade neurotransmittorer, över ett litet utrymme, kallat synaps, mellan axonerna och dendriterna hos intilliggande neuroner.
det finns tre klasser av neuroner:
- sensoriska neuroner bär information från sinnesorganen (som ögon och öron) till hjärnan.
- motorneuroner kontrollerar frivillig muskelaktivitet som att tala och bära meddelanden från nervceller i hjärnan till musklerna.
- alla andra neuroner kallas interneuroner.
forskare tror att neuroner är den mest olika typen av cell i kroppen. Inom dessa tre klasser av neuroner finns hundratals olika typer, var och en med specifika meddelandebärande förmågor.
hur dessa neuroner kommunicerar med varandra genom att göra anslutningar är det som gör var och en av oss unika i hur vi tänker, känner och agerar.
födelse
i vilken utsträckning nya neuroner genereras i hjärnan är ett kontroversiellt ämne bland neurovetenskapsmän. Även om majoriteten av neuroner redan finns i våra hjärnor när vi föds, finns det bevis som stöder att neurogenes (det vetenskapliga ordet för neurons födelse) är en livslång process.
neuroner är födda i områden i hjärnan som är rika på koncentrationer av neurala prekursorceller (även kallade neurala stamceller). Dessa celler har potential att generera de flesta, om inte alla, av de olika typerna av neuroner och glia som finns i hjärnan.
Neurovetenskapsmän har observerat hur neurala prekursorceller beter sig i laboratoriet. Även om detta kanske inte är exakt hur dessa celler beter sig när de är i hjärnan, ger det oss information om hur de kan bete sig när de är i hjärnans miljö.
vetenskapen om stamceller är fortfarande mycket ny och kan förändras med ytterligare upptäckter, men forskare har lärt sig tillräckligt för att kunna beskriva hur neurala stamceller genererar de andra cellerna i hjärnan. De kallar det en stamcellslinje och det liknar i princip ett släktträd.
neurala stamceller ökar genom att dela i två och producera antingen två nya stamceller eller två tidiga stamceller eller en av vardera.
när en stamcell delar sig för att producera en annan stamcell, sägs det självförnyas. Denna nya cell har potential att göra fler stamceller.
när en stamcell delar sig för att producera en tidig stamcell, sägs det differentiera. Differentiering innebär att den nya cellen är mer specialiserad på form och funktion. En tidig stamcell har inte potentialen hos en stamcell att göra många olika typer av celler. Det kan bara göra celler i sin speciella härstamning.
tidiga stamceller kan självförnyas eller gå på något av två sätt. En typ kommer att ge upphov till astrocyter. Den andra typen kommer i slutändan att producera neuroner eller oligodendrocyter.
Migration
när en neuron är född måste den resa till den plats i hjärnan där den kommer att göra sitt arbete.
Hur vet en neuron vart man ska gå? Vad hjälper det att komma dit?
forskare har sett att neuroner använder minst två olika metoder för att resa:
- vissa neuroner migrerar genom att följa de långa fibrerna i celler som kallas radiell glia. Dessa fibrer sträcker sig från de inre skikten till de yttre skikten i hjärnan. Neuroner glider längs fibrerna tills de når sin destination.
- neuroner reser också genom att använda kemiska signaler. Forskare har hittat speciella molekyler på ytan av neuroner-vidhäftningsmolekyler-som binder med liknande molekyler på närliggande gliaceller eller nervaxoner. Dessa kemiska signaler leder neuronen till sin slutliga plats.
inte alla neuroner är framgångsrika i sin resa. Forskare tror att endast en tredjedel når sin destination. Vissa celler dör under processen med neuronal utveckling.
vissa neuroner överlever resan, men hamnar där de inte borde vara. Mutationer i generna som styr migration skapar områden med felplacerade eller konstigt bildade neuroner som kan orsaka störningar som barndomsepilepsi. Vissa forskare misstänker att schizofreni och inlärningsstörningen dyslexi delvis är resultatet av missriktade neuroner.
differentiering
när en neuron når sin destination måste den bosätta sig i arbetet. Detta sista steg av differentiering är den minst väl förstådda delen av neurogenes.
neuroner är ansvariga för transport och upptag av neurotransmittorer – kemikalier som förmedlar information mellan hjärnceller.
beroende på dess plats kan en neuron utföra jobbet hos en sensorisk neuron, en motorneuron eller en interneuron, som skickar och tar emot specifika neurotransmittorer.
i den utvecklande hjärnan beror en neuron på molekylära signaler från andra celler, såsom astrocyter, för att bestämma dess form och plats, vilken typ av sändare den producerar och till vilka andra neuroner den kommer att ansluta. Dessa nyfödda celler etablerar neurala kretsar – eller informationsvägar som förbinder neuron till neuron-som kommer att vara på plats under vuxen ålder.
men i den vuxna hjärnan är neurala kretsar redan utvecklade och neuroner måste hitta ett sätt att passa in. När en ny neuron sätter sig in börjar den se ut som omgivande celler. Det utvecklar en axon och dendriter och börjar kommunicera med sina grannar.
död
även om neuroner är de längsta levande cellerna i kroppen, dör ett stort antal av dem under migration och differentiering.
livet för vissa neuroner kan ta onormala svängar. Vissa sjukdomar i hjärnan är resultatet av neurons onaturliga dödsfall.
– vid Parkinsons sjukdom dör neuroner som producerar neurotransmittorn dopamin i basala ganglier, ett område i hjärnan som styr kroppsrörelser. Detta orsakar svårigheter att initiera rörelse.
– vid Huntingtons sjukdom orsakar en genetisk mutation överproduktion av en neurotransmittor som kallas glutamat, som dödar neuroner i basala ganglier. Som ett resultat vrider och vrider människor okontrollerbart.
– vid Alzheimers sjukdom byggs ovanliga proteiner upp i och runt neuroner i neocortex och hippocampus, delar av hjärnan som styr minnet. När dessa neuroner dör, förlorar människor sin förmåga att komma ihåg och deras förmåga att göra vardagliga uppgifter. Fysisk skada på hjärnan och andra delar av centrala nervsystemet kan också döda eller inaktivera neuroner.
– slag mot hjärnan, eller skador som orsakas av en stroke, kan döda neuroner direkt eller långsamt svälta dem av syre och näringsämnen de behöver för att överleva.
– ryggmärgsskada kan störa kommunikationen mellan hjärnan och musklerna när neuroner förlorar sin anslutning till axoner som ligger under skadan. Dessa neuroner kan fortfarande leva, men de förlorar sin förmåga att kommunicera.
hoppas genom forskning
forskare hoppas att genom att förstå mer om neurons liv och död kan de utveckla nya behandlingar, och eventuellt även botemedel, för hjärnsjukdomar och störningar som påverkar miljontals amerikaners liv.
den senaste forskningen tyder på att neurala stamceller kan generera många, om inte alla, av de olika typerna av neuroner som finns i hjärnan och nervsystemet. Att lära sig att manipulera dessa stamceller i laboratoriet till specifika typer av neuroner kan producera en ny tillförsel av hjärnceller för att ersätta de som har dött eller skadats.
terapier kan också skapas för att dra nytta av tillväxtfaktorer och andra signalmekanismer i hjärnan som berättar prekursorceller att skapa nya neuroner. Detta skulle göra det möjligt att reparera, omforma och förnya hjärnan inifrån.
för information om andra neurologiska störningar eller forskningsprogram som finansieras av National Institute of Neurological Disorders and Stroke, kontakta Institutets Brain Resources and Information Network (BRAIN) på:
BRAIN
PO Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov
topp
framställd av:
kontoret för kommunikation och offentliga förbindelser
Nationella Institutet för neurologiska störningar och Stroke
nationella institut för hälsa
Bethesda, MD 20892
NINDS hälsorelaterat material tillhandahålls endast i informationssyfte och representerar inte nödvändigtvis godkännande av eller en officiell ståndpunkt från National Institute of Neurological Disorders and Stroke eller någon annan Federal myndighet. Råd om behandling eller vård av en enskild patient bör erhållas genom samråd med en läkare som har undersökt patienten eller är bekant med patientens medicinska historia.
all NINDS-förberedd information är i det offentliga området och kan kopieras fritt. Kredit till NINDS eller NIH uppskattas.