Komunikacja między astrocytem i neuronem w mózgu
Praca mózgu oparta jest na aktywności neuronalnej i procesach sygnalizacji pomiędzy neuronami. Ogólnie uważa się, że astrocyty odgrywają wspierającą rolę w odpowiedniej pracy neuronów. Nowe dowody wykazały istnienie komunikacji między neuronami i astrocytami w preparatach kultur i wycinkach mózgu. Jednak właściwości astrocytów i ich rola in vivo są w dużej mierze nieznane. Głównym celem projektu NEUGLIANET ("Role of astrocytes in neuronal network function in visual cortex") było wyjaśnienie wpływu astrocytów na pracę sieci neuronalnych i przetwarzanie informacji sensorycznych in vivo. Podczas etapu wyjściowego naukowcy uzyskali dostęp do najnowocześniejszych technik zapisu w czasie rzeczywistym fizjologicznych procesów aktywności neuronów i astrocytów w obszarach kory wzrokowej (V1). Wykorzystanie narzędzi optogenetycznych do selektywnej manipulacji aktywnością astrocytów było kluczowe dla oceny ich wpływu na aktywność sieci neuronalnej. Wykorzystano techniki mikroskopii dwufotonowej i obrazowania wapnia w celu monitorowania neuronalnej aktywności elektrycznej in vitro oraz in vivo. Astrocyty zlokalizowano za pomocą spokrewnionego z adenowirusami wirusowego nosiciela wyposażonego w światłoczułą rodopsynę kanałową 2 (ChR2) i specyficzny dla astrocytu promotor. Zarejestrowano aktywność neuronów powłoki 2/3 obszarów V1. Analiza aktywności neuronalnej wykazała, że optogenetyczna aktywacja astrocytów stymulowała spontaniczne, pobudzające oraz hamujące przekaźnictwo synaptyczne. Wpływ aktywności astrocytu był swoisty. Naukowcy wykorzystali również mikroskopię dwufotonową, tym razem w połączeniu z pojedynczymi, związanymi z komórką zapisami elektrofizjologicznymi in vivo, aby wykazać selektywną fotostymulację astrocytów. Astrocyty wpływały na kluczowe funkcje reakcji wzrokowych neuronów kory wzrokowej. Astrocyty osłabiały hamujące przekaźnictwo w sieciach kory poprzez stymulację konkretnych podzbiorów neuronów hamujących. Podsumowując, wyniki projektu pokazały, że astrocyty kontrolują równowagę pobudzania/hamowania w układach nerwowych kory poprzez podwójną kontrolę impulsu pobudzającego i hamującego. Wyniki projektu przedstawiono za pośrednictwem kilku wysoce wpływowych publikacji. Astrocyt jest jednym z najbardziej ekscytujących tematów współczesnej neurologii. W ramach pierwszej części inicjatywy badanie NEUGLIANET poczyniło znaczące postępy w charakteryzacji aktywności astrocytu podczas przetwarzania informacji sensorycznych w korze wzrokowej.
