Wyjaśnianie funkcjonowania mózgu
Mózg nieustannie przetwarza bodźce wewnętrzne i zewnętrzne, tak aby dobrać odpowiednią reakcję. Te wrodzona zdolność wynika z funkcjonowania sieci neuronalnych, które przetwarzają informacje czuciowe i proprioceptywne w sygnały elektryczne. Za integrację wejściowych sygnałów synaptycznych z wielu źródeł odpowiadają głównie dendryty, które są kluczowe w przetwarzaniu neuronalnym. Jednakże szereg aspektów tego mechanizmu pozostaje nieznanych, w tym te uwarunkowane konkretnym rozkładem przestrzennym i czasowym sygnałów dochodzących do synapsy oraz właściwości morfologiczne i elektryczne integrującego neuronu. W tym celu uczestnicy finansowanego przez UE projektu VISUALDENDRITE (In vitro and in vivo examination of the spatial and temporal distribution of synaptic inputs and synaptic integration in layer 2/3 visual cortical neurons) badali móżdżek jako model, gdzie skupionych jest wiele sygnałów aferentnych i gdzie ulegają one integracji, aby kierować uczeniem i zachowaniami motorycznymi. Podczas badań skupiono się na komórkach gwiaździstych (SC), neuronach otrzymujących synaptyczne sygnały wejściowe od tysięcy równoległych włókien i zapewniające inhibicję komórek Purkinjego w móżdżku ze sprzężeniem wyprzedzającym. Celem było wyjaśnienie mechanizmu i zbadanie konsekwencji funkcjonalnych integracyjnego zachowania SC. Przy użyciu narzędzi optycznych o wysokiej czułości i neuronalnego barwnika znacznikowego naukowcy mogli zarejestrować potencjał elektryczny dendrytów podczas aktywności synaptycznej. W połączeniu z obrazowaniem Ca2+ i kontrolowaną aktywacją glutaminianu można było opisać funkcje wejścia-wyjścia jonów Ca2+ i wartości potencjału odpowiedzi podczas stymulacji synaptycznej. Ustalono, że cienkie dendryty SC umożliwiają subliniowe sumowanie sąsiadujących wejść synaptycznych, natomiast dendrytyczna sygnalizacja Ca2+ następowała w trybie liniowym lub supraliniowym. Jest to niezwykle ważne, jako że jony Ca2+ odpowiadają za wyzwalanie długo- i krótkoterminowej plastyczności synaptycznej. Reasumując, wyniki badania dostarczają krytycznej wiedzy na temat przepływu informacji w mikroobwodzie móżdżku. Biorąc pod uwagę rolę móżdżku w zaburzeniach neurologicznych i psychiatrycznych, wyniki projektu mogą pomóc w identyfikacji celów chorób i opracowywaniu nowatorskich terapii.
Słowa kluczowe
Mózg, neurony, synaptyczny, móżdżek, komórki gwiaździste, Ca2+, plastyczność
