ново разбиране на neuron сигнализация

Класическият модел на това как мозъчни клетки, съобщава беше пусната през 1943 г. излезе от Уорън McCulloch и Валтер Pitts, по време на първия дигитален компютър са били предвидени, и McCulloch-Pitts модел предполагат, че мозъкът клетки, съобщава в двоичен вид, представени от "1" за стрелба и "0" за не стрелба, колкото и съвременна компютърна функции.

Макар че се среща често да се каже, че бозайници мозъчни функции като компютър, това е донякъде погрешна представа, отчасти защото наблюдение от Traub лаборатория показват, че разликата junctions предизвика "къси съединения" като част от нормалните мозъчни функции. Истински компютър не може да функционира, ако кратък circuited. Възможно е, че тези къси съединения в мозъка на бозайници, обикновено се подобри мозъчната функция и адаптация към околната среда, например чрез позволяваща творческо мислене, за съчетаване на факти, изолирани в нови идеи.

Изследователите са намерени убедителни доказателства за нови вида на комуникацията между нервните клетки в мозъка. Изводите могат да имат значение за превенцията и лечението на епилепсия, а вероятно и в други аспекти на изследването на мозъчната функция, от творческата мисъл процеси за психически заболявания като шизофрения.

Епилепсия - група от заболявания характеризират с повтарящи се случаи на спонтанни пристъпи - засяга приблизително една половината от един процент от населението на САЩ, и по-висок процент още в развиващите се страни. В около една трета от пациентите, гърчове не са правилно контролирана от наличните лечения. Проблеми могат да възникнат в способността на пациентите да функционира у нас и в обществото.

Епилептични припадъци обикновено се считат за да отрази дисбаланс между способността на нервните клетки, за да стимулират един друг, от една страна, и да потисне един друг, от друга страна. На възбуждане и подтискане се осъществи, тъй като активността на нервните клетки, води до освобождаване на определени химически вещества - наречени neurotransmitters - в специализирани junctions, които се наричат "химически synapses". В neurotransmitters дифузен намира една малка пространството между нервните клетки, а след това се свързват с протеините (наречени "рецептори") на други нервни клетки. Свързването на невротрансмитер към рецептора на свой ред води до възбуждане или подтискане на останалите нервни клетки.

Това е "класически" средства за общуване между нервните клетки, и лежи в основата на повечето от сегашните разбиране на това как мозъка процеси, информация и контрол мускули в тялото .* A изземване се предполага да се появят, когато има прекалено много химични синаптичните възбуждане, и / или не е достатъчно инхибиране.

Налице е, обаче, друго средство за нервните клетки да комуникират една с друга, наречена пропастта junctions. Gap junctions позволи на електрически ток към поток директно от една клетка в друга, без да включва освобождаване и разпространение на предавателя химикали, и може да бъде, че като "къси съединения, свързващи или рязане намира на пътища, чрез които обикновено се съобщават клетки.

Gap junctions са открити в много части на тялото, като сърце. Gap junctions между нервните клетки са били проучени при най-възрастните гръбначни животни (например рибата) и безгръбначни (като leeches и раци); Освен това, разликата junctions при бозайници са били изследвани, които съществуват между нервните клетки, които произвеждат инхибиране - тоест, между клетки, които не са основно свързани с епилептични припадъци. Gap junctions между стимулиращ клетки в мозъка на бозайници, не са традиционно са били част от мисленето на neuroscientists.

Един източник на идеята, че пропастта junctions са жизнено важен за епилепсия дойде от наблюдения на мозъчни вълни, които са регистрирани просто преди да пристъпите започва: тези вълни могат да възникнат при много високи честоти, 100 пъти в секунда или дори повече.

Това наблюдение, както и други експерименти, проведени в Европа, започва преди 10 години, доведе един от авторите на статията PNAS (Роджър Traub, най Suny Downstate), за да предложи нова хипотеза: че стимулиращ нервни клетки - клетки, в най-критичните в генерирането на епилептични припадъци - също са съчетани заедно с недостига junctions; който е разликата junctions не се ограничава само до клетките, които предизвикват инхибиране. Освен това, разликата между junctions стимулиращ клетките са прогнозни да настъпи най-неочаквано място: The axons на клетките (The axon е част от клетките, което позволява предаването на сигнал на дълги разстояния).

Такава хипотеза е естествено спорна. Учените Исках да видя тези, предложени пропастта junctions. Но пропастта junctions са мънички, и ги е видял да се изисква използването на електронен микроскоп, инструмент в състояние да разрешите структурни данни, които са по-малки от дължината на вълните на видима светлина - подробности по скалата на десетки Angstroms (от Angstrom е приблизително на диаметъра на водороден атом).

Прилагането на електронен микроскоп да проучат малка структури в нервните клетки е специален интерес на д-р Патрик Hof на планината Синай, Факултет по медицина, друга от PNAS автори. Освен това, в проучването на пропастта junctions, използването на електронен микроскоп често се присъединиха с химични (антитела) техники, които позволяват да се определи кои протеини са налице в рамките на junctions. Тези техники са въведен за първи път от д-р Джон обрив Колорадо държавен университет, както и приложени от д-р Наоми Kamasawa в лабораторията д-р Обрив: и двете са и авторите на PNAS статия.

В PNAS Статия от Hamzei-Sichani и др. дава първото електронно-микроскопски доказателства (или "Ултраструктурните" доказателства) за разликата junctions на axons на стимулиращи нервните клетки в мозъка на бозайници. Gap junctions на този сайт, на axons, може да се очаква да действат като къси съединения на нервни сигнали и за производството на "кръстосано поговорим." Новите данни повиши провокативно въпроса, дали кръст разговор е аспект на нормалните мозъчни функции.

Какви са последиците за епилепсия "Първо, трябва да се учим за разпределяне на пропастта junctions - какво ги нервни клетки, където на клетките са разположени и как са контролирани (т.е. разликата junctions може да бъде отворена или затворена чрез химически сигнали) "Второ, трябва да се научи за това как точно разликата junctions допринесе за много бързо мозъка вълни, които могат да предвещава гърч. И накрая, тя трябва да се определи дали attenuating или предотвратяване на тези мозъчни вълни, много бързо може да предотврати припадъци. Както е почти винаги е случаят в биомедицината, всяко откритие, създава нуждата за повече експерименти.

Каква е ясно случай, обаче, е, че цяло ново направление е отварянето в разбирането на началата на епилепсия, и в изработването на нови подходи за лечение и профилактика.

Освен това, д-р Джереми Coplan, професор по психиатрия в Suny Downstate - е предложено, че прекомерното палене на тези схеми пропасти покрай junctions могат да изиграят роля при психози и мания.

Работата е била изпълнена съвместно от учени от Suny Downstate Медицински център в Бруклин, Ню Йорк; Колорадо държавен университет във Форт Колинс, Колорадо; планината Синай, Факултет по медицина в Манхатън, Ню Йорк и Университета на Нюкасъл в Обединеното кралство. Основен автор е д-р Фарид Hamzei-Sichani, An MD / докторант в Downstate Медицински център ", които работят в лабораторията на Роджър Traub, MD, професор по фармакология и физиология и по неврология в Suny Downstate.