Hjärnans "stödceller" spelar en aktiv roll i minne och inlärning
Ny forskning ger ytterligare bevis för att gliaceller gör mer än att stödja och ge näring åt nervceller, som traditionellt sägs vara de celler som är ansvariga för hjärnans funktion.
Det verkar som gliaceller som kallas astrocyter - så kallade för att de är formade på samma sätt som stjärnor - spelar en aktiv roll i minne och inlärning.
Detta är enligt en ny studie från University of California (UC), Riverside.
Teamet fann att astrocyter - som väsentligt överträffar neuroner - kan hantera det begränsade utrymmet i hjärnans hippocampus genom att beskära oönskade synapser eller kopplingarna mellan neuroner.
Hippocampus är en liten men avgörande del av hjärnan som är viktig för minne och inlärning.
I en uppsats som nu publiceras i Journal of Neuroscience, beskriver forskarna hur de utforskade de mekanismer genom vilka astrocyter reglerar "ombyggnad av hippocampus-kretsar under inlärning."
De fann att när astrocyter producerar för mycket av ett protein som kallas efrin-B1, orsakar det minnesproblem hos möss.
Som seniorstudieförfattare Iryna M. Ethell, som är professor i biomedicinsk vetenskap vid UC Riversides School of Medicine, förklarar, ”[O] verproduktion av detta protein i astrocyter kan leda till försämrad retention av kontextuellt minne och förmågan att navigera i rymden . ”
Neuroner, gliaceller och synapser
Det finns två huvudtyper av celler i hjärnan och ryggmärgen: nervceller; och de mer rikliga gliacellerna, som består av mikroglias, astrocyter och oligodendrocyter.
Ursprungligen trodde man att neuroner var hjärnans aktiva arbetsenheter och att gliaceller hade att passivt stödja och vårda dem.
Men mer och mer forskning visar att gliaceller är långt ifrån passiva och spelar aktiva roller i hjärnans och nervsystemets utveckling.
Vi vet till exempel att astrocyter hjälper till att reglera generering och funktion av synapser, eller mellanrummen mellan slutet av en neuron och de andra neuronerna som den kommunicerar med.
Kommunikation sker med kemiska budbärare, eller neurotransmittorer, för att bära signaler över synapserna.
Forskarna noterar att tidigare studier har kopplat onormala interaktioner mellan astrocyter och nervceller till utvecklings- och degenerativa störningar i hjärnan.
Några av dessa studier har också funnit att de onormala interaktionerna är kopplade till minnes- och inlärningssvårigheter. De identifierade emellertid inte de bakomliggande mekanismerna.
Efter sina egna resultat säger professor Ethell att hon och hennes kollegor tror att "astrocyter som uttrycker för mycket av efrin-B1 kan attackera nervceller och ta bort synapser."
Denna typ av "synapsförlust" har observerats vid Alzheimers, amyotrof lateral skleros och andra neurodegenerativa sjukdomar.
Astrocyter tar bort synapser
Forskarna började studera samspelet mellan gliaceller och neuroner genom att undersöka effekten av astrocyter på musneuroner i laboratoriet. De fann att när de tillsatte astrocyter som producerar för mycket efrin-B1 till nervcellerna, "åt de" synapserna.
Borttagning av synapser i hjärnan förändrar minnes- och inlärningskretsarna, så detta konstaterar att interaktioner mellan gliaceller och nervceller sannolikt kommer att påverka minne och inlärning.
För att utforska detta ytterligare studerade forskarna effekten hos levande möss. När de ökade djurens nivåer av efrin-B1 fann de att djuren inte kunde komma ihåg beteenden som de just hade lärt sig.
Det kan vara så att "överproduktion av efrin-B1 kan vara en ny mekanism genom vilken oönskade synapser avlägsnas i den friska hjärnan", spekulerar professor Ethell.
Denna idé stöds av det faktum att en ökning av efrin-B1-produktion av astrocyter ofta observeras vid traumatisk hjärnskada.
Men "överdriven borttagning" av synapser kan orsaka problem och leda till neurodegeneration, fortsätter professor Ethell.
Att glömma är nödvändigt för att lära sig
I hippocampus - den del av hjärnan som mest handlar om minne - bildas nya synapser när vi lär oss nya saker.
Och, säger prof Ethell, på grund av den begränsade mängden utrymme i denna lilla region är det nödvändigt att rensa bort några oönskade anslutningar för att göra plats för nya när nya minnen bildas.
Balansen mellan att göra nya synapser och rensa bort oönskade upprätthålls genom ökningar och minskningar i produktionen av efrin-B1 av astrocyterna.
"Att lära oss," hävdar prof Ethell, "vi måste först glömma." Hon och hennes kollegor fortsätter sin undersökning av gliaceller och vill upptäcka varför bara vissa och inte alla astrocyter tar bort synapser.
”Vad vi vet med säkerhet är att inriktning bara på neuroner för studier är ineffektiv. Det är också gliacellerna som behöver vår uppmärksamhet. ”
Prof. Iryna M. Ethell
