Naukowcy już wiedzą, jak neurony porządkują się w mózgu

Jak neurony odnajdują swoje miejsce w mózgu? Odpowiedź ukryta w nicieniu

Naukowcy wiedzą, jak to się dzieje, że neurony w ośrodkowym układzie nerwowym łączą się w poszczególne warstwy, dopasowując się do położenia. Ale w jaki sposób znajdują one właściwe miejsce w mózgu? Dzięki odkryciom uczonych z Uniwersytetu Yale, jesteśmy coraz bliżej poznania odpowiedzi na to pytanie.

Zespół naukowców pod kierownictwem Titasa Sengupty, pracujący w laboratorium prof. Daniela Colóna-Ramosa, odkrył, że cząsteczki adhezyjne przyczepiają się do neuronów, które są następnie wciągane do określonej warstwy lub okolicy i „włączane” na odpowiednie miejsce.

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie eLife.

Czytaj też: Jest cieńszy niż włos i może wykryć zmiany w mózgu. Stworzono niesamowity implant

Naukowcy z Yale wykorzystali zaawansowaną technikę mikroskopową, która pozwoliła im śledzić losy pojedynczego neuronu w zarodku Caenorhabditis elegans, gdy ten odnajdywał swój neurologiczny „dom”.

Dzięki temu mikroskopowi jesteśmy w stanie śledzić te wydarzenia w trakcie ich trwania i przypisywać określone funkcje genetyczne cząsteczkom, które identyfikujemy w tej sekwencji wydarzeń.

prof. Daniel Colón-Ramos

Odkrycia mogą pomóc naukowcom w ustaleniu molekularnych podstaw wielu chorób związanych z rozwojem mózgu.

Co dokładnie mówią badania?

W trakcie rozwoju neurony dzielą się na określone obszary lub warstwy w obrębie wiązek nerwowych. Programy rozwojowe kierujące umieszczaniem aksonów (ciał neuronów) w określonych warstwach, a tym samym ich włączaniem do określonych obwodów, nie są dobrze poznane. Naukowcy z Uniwersytetu Yale opracowali nowe metody obrazowania w celu udokumentowania rozwoju embrionalnego mózgu C. elegans i odkryli, że mechanizmy różnicowej adhezji (przylegania) kontrolują precyzyjne umieszczanie pojedynczych aksonów w określonych warstwach.

Zróżnicowana adhezja jest regulowana przez regulowaną ekspresję immunoglobulin adhezyjnych SYG-1 (IgCAM SYG-1) i łączącego się z nimi bałka SYG-2. Zmiany w ekspresji SYG-1 w różnych warstwach neuropilu powodują zmiany w siłach adhezji, które sortują neurony wykazujące ekspresję SYG-2.

Sortowanie do warstw zachodzi nie poprzez wyrastanie z wierzchołka aksonu, ale poprzez alternatywny mechanizm tzw. wstecznego zamka błyskawicznego, obejmujący interakcje między ciałami neuronów. Badania wskazały, że zasady biofizyczne wynikające z różnej adhezji rządzą rozmieszczeniem aksonów i specyficznością synaptyczną in vivo w rozwijających się pęczkach neuropilnych.