Нейробіологи наразі сперечаються про базовий аспект мозку, який, здавалося б, ми вже зрозуміли.
Суперечливе дослідження, яке очолила Жаклін Грісволд з університету Джонса Гопкінса в США, змусило деяких науковців вимагати фундаментальних змін у нашому розумінні нейронів — будівельних блоків мозку та нервової системи.
Попри те, що більшість схем показує, що аксони — основні гілки нейронів — є гладкими циліндрами, вчені стверджують, що вони більше схожі на нитку з перлинами. Розмір і відстань між цими наноскопічними виступами змінюються і, можливо, контролюють, як швидко передаються сигнали в мозку.
“Розуміння структури аксонів важливе для розуміння сигналізації клітин мозку”, пояснює молекулярний нейробіолог Сігекі Ватанабе, керівник лабораторії в університеті Джонса Гопкінса.
“Аксони — це кабелі, які з’єднують нашу мозкову тканину, забезпечуючи навчання, пам’ять та інші функції. Ці знахідки кидають виклик століттю розуміння структури аксонів.”
Анатомія нейрона
Це дрібний, але важлива деталь, яка може мати великі наслідки, однак інші нейробіологи не погоджуються з цією теорією.
“Я думаю, що справді аксон не є ідеальною трубкою, але також не виглядає як ця типова акордеоноподібна структура, яку вони показують,” зазначив нейробіолог Крістоф Летерріє з університету Екс-Марселя, розповідаючи Софії Квалії для Science.
Попередні дослідження показали, що коли клітини мозку пошкоджуються або вмирають, їх хвости можуть почати “пухнути”, утворюючи бісероподібний візерунок. Це явище, відоме як “аксональний бісеринг”, особливо часто зустрічається в мозку людей із хворобою Альцгеймера чи Паркінсона.
Культура тканин мишей
Але Ватанабе та його колеги стверджують, що перлини, які вони виявили в мозку мишей, мають нано-розмір, а не мікро-розмір, як це відбувається при аксональному бісерінгу.
Аналізуючи зрізи мозку мишей різного віку, команда дослідників звернула увагу на окремі аксони без захисної оболонки.
Незалежно від того, як культивувалися зрізи мозкової тканини, аксони не виглядали гладкими, а були покриті “нано-перлинами” різного розміру.
Більше того, розмір цих перлин можна маніпулювати з передбачуваними наслідками. Наприклад, видалення холестерину з аксона призводить до зменшення перлин і зниження здатності передавати електричні сигнали.
Видалення холестерину з нейронів
Але деякі критики вважають, що нано-перлини, виявлені в нейронах мишей, є реакцією на стрес культури тканин.
Попередні дослідження показали, що коли аксони розтягуються, вони можуть формувати макро-бісери, які нагадують “стресові м’ячики для мозку”. Ці згустки можуть утворюватися для запобігання поширенню шкідливих хвильових сигналів по хвосту нейрона і, як правило, з часом розв’язуються протягом 15 хвилин.
Якщо техніки культури стресують нейрон ссавців, деякі експерти вважають, що саме тоді можуть утворюватися нано-перлини. Однак, якщо це відбувається, то це має бути відповідь на стрес, а не здоровий стан.
Автор дослідження Грісволд розповіла Science, що саме тому її команда також знімала зображення живих клітин, які не були заморожені чи хімічно фіксовані. І ці клітини теж показали нано-перлинний візерунок.
Живі нано-перлини
У експериментах Грісволд хімічна речовина, яка зазвичай використовується для візуалізації нейронів, спричинила зникнення нано-перлин, що, ймовірно, пояснює, чому вони раніше не були помічені.
З іншого боку, деякі вчені помітили подібні нано-перлини в аксонах камбрійських медуз, а Ватанабе раніше неодноразово спостерігав цей ефект в аксонах круглих черв’яків.
Додаткові докази — ось що потрібно, щоб завершити цю дискусію раз і назавжди. Ватанабе та його колеги в університеті Джонса Гопкінса зараз досліджують нейрони з людських мозків, щоб перевірити, чи зможуть вони знайти більше нано-перлин у одиничному нейроні, який в 100 разів менший за ширину волосини.
Дослідження було опубліковано в журналі Nature Neuroscience.
