Hjernens 'supportceller' spiller en aktiv rolle i hukommelse og læring
Ny forskning giver yderligere bevis for, at gliaceller gør mere end at støtte og pleje neuroner, som traditionelt blev sagt at være cellerne, der var ansvarlige for hjernens funktion.
Det ser ud til, at gliaceller kaldet astrocytter - såkaldte fordi de er formet på samme måde som stjerner - spiller en aktiv rolle i hukommelse og læring.
Dette er ifølge en ny undersøgelse fra University of California (UC), Riverside.
Holdet fandt ud af, at astrocytter - som langt overgår neuroner - kan styre det begrænsede rum i hjernens hippocampus ved at beskære uønskede synapser eller forbindelserne mellem neuroner.
Hippocampus er en lille, men afgørende del af hjernen, der er vigtig for hukommelse og læring.
I et papir, der nu er offentliggjort i Journal of Neuroscience, beskriver forskerne, hvordan de udforskede de mekanismer, hvorigennem astrocytter regulerer "hippocampus kredsløbsmodellering under læring."
De fandt ud af, at når astrocytter producerer for meget af et protein kaldet ephrin-B1, forårsager det hukommelsesproblemer hos mus.
Som seniorstudieforfatter Iryna M. Ethell, der er professor i biomedicinsk videnskab ved UC Riversides School of Medicine, forklarer, ”[O] verproduktion af dette protein i astrocytter kan føre til nedsat fastholdelse af kontekstuel hukommelse og evnen til at navigere i rummet . ”
Neuroner, gliaceller og synapser
Der er to hovedtyper af celler i hjernen og rygmarven: neuroner; og de mere rigelige gliaceller, der består af mikroglias, astrocytter og oligodendrocytter.
Oprindeligt troede man, at neuroner var hjernens aktive arbejdsenheder, og at gliaceller havde til opgave at passivt støtte og pleje dem.
Men mere og mere forskning viser, at gliaceller er langt fra passive og spiller aktive roller i hjerne- og nervesystemets udvikling.
For eksempel ved vi, at astrocytter hjælper med at regulere dannelsen og funktionen af synapser, eller mellemrummet mellem enden af en neuron og de andre neuroner, som den kommunikerer med.
Kommunikation foregår ved hjælp af kemiske budbringere eller neurotransmittere til at føre signaler på tværs af synapserne.
Forskerne bemærker, at tidligere undersøgelser har knyttet unormale interaktioner mellem astrocytter og neuroner til udviklings- og degenerative lidelser i hjernen.
Nogle af disse undersøgelser har også fundet ud af, at de unormale interaktioner er knyttet til hukommelsessvækkelser og indlæring. De identificerede imidlertid ikke de underliggende mekanismer.
Efter deres egne fund siger professor Ethell, at hun og hendes kolleger mener, at "astrocytter, der udtrykker for meget af ephrin-B1, kan angribe neuroner og fjerne synapser."
Denne type "synaps tab" er blevet observeret i Alzheimers, amyotrofisk lateral sklerose og andre neurodegenerative sygdomme.
Astrocytter fjerner synapser
Forskerne begyndte at studere interaktionen mellem gliaceller og neuroner ved at undersøge effekten af astrocytter på musneuroner i laboratoriet. De fandt ud af, at når de tilføjede astrocytter, der producerer for meget ephrin-B1 til neuronerne, "spiste de" synapserne op.
Fjernelse af synapser i hjernen ændrer hukommelsen og læringskredsløbene, så dette fund tyder på, at interaktioner mellem gliaceller og neuroner sandsynligvis vil påvirke hukommelse og læring.
For at udforske dette yderligere undersøgte forskerne effekten hos levende mus. Da de øgede dyrenes niveau af ephrin-B1, fandt de, at dyrene ikke kunne huske adfærd, som de lige havde lært.
Det kan være, at "overproduktion af ephrin-B1 kan være en ny mekanisme, hvormed uønskede synapser fjernes i den sunde hjerne," spekulerer prof. Ethell.
Denne idé understøttes af det faktum, at stigning i ephrin-B1-produktion af astrocytter ofte observeres i traumatisk hjerneskade.
Men "overdreven fjernelse" af synapser kan forårsage problemer og føre til neurodegeneration, fortsætter professor Ethell.
At glemme er nødvendigt for at lære
I hippocampus - den del af hjernen, der mest er bekymret med hukommelse - dannes nye synapser, når vi lærer nye ting.
Og siger prof Ethell, på grund af den begrænsede mængde plads i denne lille region er det nødvendigt at rydde nogle uønskede forbindelser væk for at give plads til nye, når nye minder dannes.
Balancen mellem at lave nye synapser og fjerne uønskede opretholdes ved stigninger og fald i produktionen af ephrin-B1 af astrocytterne.
”At lære,” fastholder Prof Ethell, “vi skal først glemme.” Hun og hendes kolleger fortsætter deres undersøgelse af gliaceller og ønsker at finde ud af, hvorfor kun nogle og ikke alle astrocytter fjerner synapser.
”Det vi ved med sikkerhed er, at målretning mod neuroner til undersøgelse er ineffektiv. Det er også gliaceller, der har brug for vores opmærksomhed. "
Prof. Iryna M. Ethell
