مطالعه نشان می دهد که آستروسیت ها اطلاعات مربوط به رویدادهای گذشته را در بدن خود یکپارچه می کنند

نورون‌ها به ارتباط و ادغام اطلاعاتی که از دندریت‌ها، ساختارهای شاخه‌مانندی که از بدنشان امتداد می‌یابد، دریافت می‌کنند، شهرت دارند. در مقابل، فعالیت در آستروسیت‌ها، دسته‌ای از سلول‌های گلیال ستاره‌دار که در سیستم عصبی مرکزی (CNS) یافت می‌شوند، تا کنون به طور عمده ناهماهنگ فرض شده‌اند، بنابراین فاقد یکپارچگی مرکزی اطلاعات هستند.

محققان دانشگاه زوریخ و ETH زوریخ اخیراً شواهدی را جمع‌آوری کردند که نشان می‌دهد این توصیف گسترده از آستروسیت‌ها ممکن است نادرست یا حداقل ناقص باشد، زیرا آنها در واقع اطلاعات مربوط به رویدادهای گذشته را یکپارچه می‌کنند.

یافته های آنها، منتشر شده در علوم اعصاب طبیعتبه طور خاص ادغام مشروط سیگنال های کلسیم را در فرآیندهایی که در سومای آستروسیت ها (یعنی بدن سلولی) انجام می شود، آشکار می کند.

Fritjof Helmchen، یکی از نویسندگان مقاله، به Medical Xpress گفت: “تحقیق ما در ابتدا با هدف آزمایش یک فرضیه خاص در مورد عملکرد آستروسیت ها انجام شد.” با این حال، در طول تجزیه و تحلیل عمیق داده‌های تصویربرداری کلسیم، یک مشاهدات نامربوط و جالب در مورد سیگنال‌های کلسیم در آستروسیت‌ها انجام دادیم: مشاهده کردیم که سیگنال‌های کلسیم از فرآیندهای سلولی ظریف به سوما در مقیاس زمانی چند ثانیه منتشر می‌شوند. یک اثر بسیار قوی و اساسی.”

نتایجی که هلمچن و همکارانش در آزمایشات خود به دست آوردند، به سؤال پژوهشی که در ابتدا سعی داشتند به آن بپردازند، پاسخ نمی دهد. با این وجود، آنها منجر به مشاهده غیرمنتظره ای شدند که می تواند مسیر جدیدی را برای تحقیقات علوم اعصاب باز کند.

برخلاف نورون‌ها، آستروسیت‌ها از نظر الکتریکی تحریک‌پذیر نیستند، به این معنی که سیگنال‌های الکتریکی (یعنی پتانسیل‌های عمل) را تولید و ارسال نمی‌کنند. بنابراین تنها راه برای مشاهده فعالیت آستروسیت ها تصویربرداری از مولکول های سیگنال دهنده مانند کلسیم در داخل آنها است.

پیتر روپرشت، یکی از نویسندگان مقاله، به مدیکال اکسپرس گفت: «ما تصویربرداری دو فوتونی از سیگنال‌های کلسیم را در هیپوکامپ موش‌هایی که روی تردمیل می‌دویدند انجام دادیم و ضبط‌ها را به دقت تجزیه و تحلیل کردیم. بنابراین تکنیک اصلی ما بر روی مشاهده خالص و تجزیه و تحلیل عمیق متمرکز بود.

هلمچن، روپرشت و همکارانشان تنها توانستند شواهدی مبنی بر ادغام رویدادهای گذشته در آستروسیت ها را با استفاده از روش های تحلیل پیشرفته بر اساس توابع به اصطلاح همبستگی جمع آوری کنند. آنها همچنین در آزمایشات خود از تکنیک های اپتوژنتیک برای فعال کردن لوکوس سرولئوس، هسته کوچکی در ساقه مغز که فرآیندهای برانگیختگی و توجه را تنظیم می کند، استفاده کردند.

روپرشت گفت: “با این روش ها، ما نشان دادیم که رویدادهای آستروسیتی توسط نورآدرنالین تنظیم می شود.” “ما امیدواریم که مطالعه ما سایر محققان آستروسیت را تشویق کند تا روش ها و تکنیک های تجزیه و تحلیل ما را نیز در تحقیقات خود به کار گیرند.”

این تیم از محققان اولین نفری بودند که به طور سیستماتیک نشان دادند که چگونه آستروسیت ها به آرامی اطلاعات را در بدن خود ادغام می کنند. جالب توجه است که فرآیند ادغام آنها شبیه به یکپارچگی جسمانی است که به طور گسترده در نورون ها ثبت شده است.

روپرشت گفت: “ما همچنین نشان دادیم که چگونه این یکپارچگی توسط برانگیختگی و لوکوس سرولئوس، هسته کوچکی در ساقه مغز تنظیم می شود.” ما معتقدیم که این شیوه پردازش اطلاعات به احتمال زیاد برای عملکرد آستروسیت ها به عنوان واحدهای محاسباتی در هیپوکامپ و قشر مغز اساسی است.

یافته‌های جمع‌آوری‌شده توسط Helmchen، Rupprecht و همکارانشان می‌تواند پیامدهای تحقیقاتی عمیقی داشته باشد، زیرا آنها نشان می‌دهند که آستروسیت‌ها نقش بیشتری نسبت به انتظار در پردازش و ادغام سیگنال‌های دریافتی دارند. در آینده، آنها می توانند راه را برای اکتشافات جدیدتر در مورد عملکرد آستروسیت ها در سلامت و بیماری هموار کنند.

“در این مطالعه، ما بررسی کردیم که چگونه آستروسیت‌ها سیگنال‌ها را در سومای خود ادغام می‌کنند، اما وقتی سوما آنها فعال شد چه می‌کنند و چگونه روی نورون‌ها عمل می‌کنند؟” هلمچن افزود. “ما فرض می کنیم که آنها به هر طریقی به پردازش اطلاعات در شبکه های عصبی کمک می کنند. مطالعه ما سوالات زیادی را مطرح می کند که در آینده به تلاش مشترک بسیاری از آزمایشگاه ها نیاز دارد.”

© 2024 Science X Network