Wpływ aktywności dendrytycznej na zachowanie
Do niedawna naukowcy byli przekonani, że dendryty były z natury bierne i mogły wyłącznie przekazywać sygnały elektryczne. Ostatnio okazało się jednak, że aktywność dendrytyczna ma duży wpływ na somatyczny potencjał czynnościowy. Naukowcy pracujący w ramach projektu DENDRITE2BEHAVIOR (From dendrite to behavior: fiberoptic imaging and optogenetic manipulation of dendritic activity in behaving animals) wykonali optyczne manipulacje w wybranym regionie dendrytów neuronów piramidowych warstwy korowej w mózgu. Ich celem była modulacja zachowania zwierząt. Badacze opracowali wyjątkowo lekki światłowodowy system mikroperyskopowy na potrzeby selektywnej fotostymulacji kory gryzoni u swobodnie zachowujących się osobników. Ten przełomowy krok ułatwił uzyskanie wyników badawczych o dużym znaczeniu, które będą wkrótce opublikowane w formie czterech artykułów w czasopismach fachowych. Uczestnicy projektu w pierwszej kolejności skupili się na wpływie aktywności dendrytycznej na sygnały elektroencefalogramu (EEG). Naukowcy ostatecznie potwierdzili, że dendryty neuronów piramidowych w warstwie korowej 5 (L5) produkują impulsy wapienne o amplitudzie podobnej do potencjałów postsynaptycznych pobudzających. Impulsy mają również duży wpływ na potencjał mierzony na powierzchni kory. Ustalenia te są sprzeczne z aktualnym założeniem, że sygnały EEG odzwierciedlają potencjały postsynaptyczne pobudzające. EEG ma szerokie zastosowanie kliniczne i pozakliniczne, a dane uzyskane w projekcie mogłyby mieć kluczowe znaczenie przy zmianie interpretacji danych EEG zarówno osób zdrowych, jak i chorych. Godne uwagi jest opracowanie nowatorskiej metody z jednoczesnym użyciem dwóch systemów mikroperyskopowych umożliwiających naukowcom aktywację dwóch niezależnych warstw kory in vivo. Dendryty neuronów piramidowych L5 biegną przez wszystkie warstwy kory (od L1 do L6). Naukowcy mogliby przeanalizować związek sygnałów góra-dół na warstwie L1 z sygnałami sensorycznymi dół-góra w warstwie L4. Dzięki temu otrzymano pierwszy dowód in vivo potwierdzający niezwykłą czułość neuronów piramidowych L5 na przypadkowe sygnały przychodzące na różnych warstwach korowych. Wyniki projektu mają duże znaczenie dla neuronauki. Kora mózgowa ma związek z głównymi funkcjami poznawczymi, tj. uwagą, pamięcią, percepcją i językiem. Naukowcy mogą teraz powiększyć swój zestaw narzędzi o zaawansowane narzędzie umożliwiające selektywną i dokładną aktywację różnych warstw korowych in vivo. Ma to ważne implikacje w wykrywaniu i leczeniu zaburzeń neurologicznych i behawioralnych.
Słowa kluczowe
Dendryt, kora mózgowa, zachowanie, optogenetyczny, neuron piramidowy, mikroperyskop, EEG, zaburzenie neurologiczne
