Connect with us

Znanost

Neuroznanost

Glija stanice u ljudskom mozgu mogu unaprijediti kognitivne funkcije miševa

Naš se živčani sustav sastoji od dvije vrste stanica – neurona i glija stanica (glija stanice, neuroglije). Novo otkriće pokazuje da glija stanice nisu samo „ljepilo“ živčanog sustava, kako se dosad mislilo, već da su puno važnije od „ljepila“ u jedinstvenoj složenosti našeg mozga. Znanstvenici su došli do tog zaključka nakon što su vidjeli da presađivanje glija stanica ljudskog živčanog sustava u živčani sustav miša mogu utjecati na veze unutar mozga miša, i tako mu omogućuju da puno brže uči.

(Credit: University of Rochester Medical Center)

(Credit: University of Rochester Medical Center)

Istraživanje, objavljeno u časopisu „Cell Stem Cell“, sugerira da evolucija astrocita (vrsta glija stanica) – koji su mnogo veći i složeniji kod ljudi u odnosu na druge vrste – može biti jedan od ključnih događaja koji su uzrokovali više kognitivne funkcije, koje nas čine tako različitim od drugih vrsta.

„Ovo istraživanje pokazuje da glija stanice nisu neophodne samo za neuronski prijenos podataka, već upućuje na to da je razvoj ljudske spoznaje  potaknut evolucijom glija stanica, koje su oblikom i funkcijama specifična za ljude“, objašnjava neurolog dr.sc.med. Steven Goldman, dr.med. na Medicinskom centru Sveučilišta Rochester (engl. University of Rochester Medical Center – URMC) i koautor istraživanja. „Vjerujemo da je ovo prvi dokaz da ljudske glija stanice imaju jedinstvene funkcionalne prednosti. Ovo otkriće nam daje bitan novi model istraživanja niza bolesti u kojima ove stanice mogu imati ulogu.“

Proteklih nekoliko godina znanstvenici su počeli shvaćati i cijeniti ulogu koju glija stanice (a pogotovo astrociti) imaju u našem mozgu. Istraživači URMC-a su pioniri u otključavanju tajni astrocita i dokazivanju da oni ne služe samo kao potpora neuronima u mozgu, već i da komuniciraju s neuronima i međusobno.

„Uloga astrocita je da oblikuje savršeno okružje za neuronski prijenos“, nastavlja doc.dr.sc. Maiken Nedergaard, koautor istraživanja i jedan od upravitelja (uz Goldmana) Centra za translacijsku neuromedicinu URMC-a. „ No, primijetili smo da kad ova stanica evoluira i postane složenija, veća i raznolikija – kao što je kod ljudi – funkcije mozga postaju sve kompleksnije.“

Astrociti su daleko brojniji, veći i raznolikiji u ljudskom mozgu u odnosu na druge vrste. Kod ljudi, jedan astrocit izbacuje količinu vlakana dovoljnu da se istovremeno poveže s velikim brojem neurona, a posebno s njihovim sinapsama, točkama prijenosa gdje se dva susjedna neurona dodiruju. Prema tome, jedan astrocit kod čovjeka ima potencijal za koordinaciju aktivnosti tisuće sinapsa, što je mnogo više nego što može astrocit u miša.

To je opažanje dalo naslutiti da ljudski astrociti možda igraju značajnu ulogu u integriranju i koordiniranju jako složenih signalnih aktivnosti u ljudskom mozgu, a time pomažu i u regulaciji naših viših kognitivnih funkcija. Također, to opažanje je dalo ideju da se ljudske glija stanice presade u miševe, pod pretpostavkom da će naše glija stanice utjecati na temeljne obrasce moždane aktivnosti u miševa.

„U bitnom smo smislu drugačiji od nižih vrsta“, kaže Goldman. „Naše napredne sposobnosti kognitivne obrade postoje ne samo zbog veličine i složenosti neuronskih mreža, nego i zbog povećanih funkcionalnih sposobnosti i koordinacije koje nam daju glija stanice.“

„Oduvijek sam smatrao da je koncept koji kaže da je ljudski mozak sposobniji zato što imamo složenije neuronske mreže malo prejednostavan, jer ako bi spojili cijelu neurološku mrežu i sve njene funkcije zajedno – dobili bi super računalo“, objašnjava Nedergaard. „No, ljudska je spoznaja daleko više od puke obrade podataka, ona je također i koordiniranje emocija i pamćenja, što oblikuje naše više sposobnosti učenja i apstrakcije.“

Istraživači su odlučili otkriti da li su ljudske glija stanice uzrok jedinstvenih sposobnosti ljudskog mozga, tako da vide što će se dogoditi ako ljudske glija stanice koegzistiraju s običnim živčanim stanicama miševa. Kako bi u tome uspjeli, znanstvenici su prvo izolirali glija prastanice (engl. Glial progenitors) – stanice u središnjem živčanom sustavu koje omogućuju rast astrocita – od moždanog tkiva. Potom su te stanice presadili u mozgove novorođenih miševa. Kako su miševi odrastali, ljudske su glija stanice nadmašile domaćinove glija stanice, ali istovremeno su ostavile postojeću neuronsku mrežu miševa netaknutu.

„U suštini su se ljudske glija stanice proširile do točke u kojoj su gotovo sve glija prastanice i velika količina astrocita u miševa bili ljudskog porijekla, te su se razvili i ponašali kao što bi se razvili i ponašali u ljudskom mozgu“, kaže Goldman.

Tim je znanstvenika potom odlučio istražiti funkcionalni utjecaj koji ove stanice imaju na životinjske mozgove, s posebnom pozornošću na brzinu i zadržavanje signala između stanica u mozgu i na njegovu plastičnost – sposobnost mozga da oblikuje nova sjećanja i da usvaja nove zadatke. Otkrili su da su se dva važna pokazatelja moždanih funkcija drastično poboljšala kod miševa s presađenim ljudskim glija stanicama. Prvo, pri mjerenju fenomena pod imenom „val kalcija“ (engl, calcium wave) (jer se astrociti povezuju uz pomoć kalcija) – brzina i udaljenost na kojoj se signal širi unutar i između susjednih astrocita u mozgu – istraživači su zamijetili da je brzina vala prijenosa kod miševa s presađenim ljudskim glija stanicama  brža nego kod normalnih miševa, sličnija prijenosu koji se odvija u tkivu ljudskog mozga.

Drugo, istraživači su provjerili i dugoročno potenciranje (engl. long – term potentation, LTP), proces koji mjeri koliko su dugo neuroni u mozgu pogođeni za vrijeme kratke elektrostimulacije. Dugoročno potenciranje se smatra jednim od središnjih molekularnih mehanizama odgovornih za učenje i pamćenje. I u tom su testu istraživači otkrili da su miševi s presađenim ljudskim glijalnim stanicama razvili brže i dugotrajnije dugoročno potenciranje, što znači da se je tim miševima povećala sposobnost učenja.

Temeljem tih nalaza, tim istraživača je potom podvrgnuo miševe i nizu bihevioralnih zadataka dizajniranih kako bi testirali pamćenje i sposobnost učenja. Rezultati su bili sljedeći; miševi s presađenim ljudskim glija stanicama su brže učili, brže su stjecali nove asocijacije i niz su različitih zadataka značajno brže završavali od miševa bez presađenih ljudskih glija stanica.

„Poanta je u tome da su miševi s presađenim ljudskim glija stanicama pokazivali povećanu plastičnost i povećane sposobnosti učenja u okviru svojih neuronskih mreža, što je značajno promijenilo njihove funkcionalne sposobnosti“, zaključuje Goldman. „To nam govori da ljudske glija stanice imaju za ljudsku vrstu specifičnu ulogu u intelektualnom kapacitetu i kognitivnoj obradi. Iako smo već neko vrijeme sumnjali da bi to mogao biti slučaj, ovo je zaista prvi dokaz te pretpostavke.“

Istraživači vjeruju da ovaj model životinje, koji sad ima ime ljudski glija himera miš, pruža medicinskoj zajednici novi alat za razumijevanje i liječenje neuroloških poremećaja do kojih dolazi zbog abnormalnosti u glija stanicama. Ovo bi moglo biti posebno značajno za one neurološke i neuropsihijatrijske bolesti koje se češće pojavljuju kod ljudi nego kod drugih vrsta. Kod tih bolesti, značajke astrocita specifičnih za ljudsku vrstu mogle bi biti od posebne važnosti za proces pojave i razvoja tih bolesti. Goldman, Nedergaard i njihove kolege već koriste te miševe u istraživanjima ljudskih neuropsihijatrijskih i neurodegenerativnih bolesti, kod kojih bi patologija glija stanica znatno doprinijela rezultatima istraživanja.

Ostali autori istraživanja su Xiaoning Han, Michel Chen, Fushun Wang, Martha Windrem, Su Wang, Steven Shanz, Qiwu Xu, Nancy Ann Oberheim, Lane Bekar, Sarah Betstadt i Takahiro Takano sa URMC – a, te Alcino Silva sa Sveučilišta u Kaliforniji. Istraživanje su podržali Dobrotvorna zaklada Harolda i Leile Y. Mather (engl. G. Harold and Leila Y. Mather Charitable Foundation), Zaklada za medicinska istraživanja dr. Miriam i dr. Sheldona G. Adelsona (engl. Dr. Miriam and Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation), Nacionalno društvo za multiplu sklerozu (engl. National Multiple Sclerosis Society) i Nacionalni institut za zdravlje (engl. National Institute of Health).

Izvor: University of Rochester Medical Center

Tražili ste na googlu:

uloga glija stanica

Znatiželja pokreće svijet. :)

1 komentar

1 komentar

  1. lidija

    studeni 18, 2014 kod 3:24 am

    Ajde vi sad oslobodite te pametne miseve pa smo nastradali…salim se naravno

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Neuroznanost

Popularno

Advertisement

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh