Informācijas plūsma smadzenēs nav "vienvirziena ceļš”

Doctus . | 2012. gada 25. jūnijs

Ļoti sen jau tiek pētīts jautājums, kā informācija tiek apstrādāta smadzenēs. Neirozinātnieki no Charité un Ņūkāslas universitātēm ir mēģinājuši gūt atbildi uz šo jautājumu. Jaunajā pētījumā viņi ir pierādījuši, ka signāli tiek radīti ne tikai nervu šūnā, bet arī nervu šūnas pagarinājumā – aksonā. Ir īpašs filtrs, kas regulē signāla izplatīšanos. 

Šī pētījuma rezultāti ir publicēti žurnālā ”Science”. Līdz šim tika uzskatīts, ka informācijas plūsma nervu šūnās ir kā "vienvirziena iela". Elektriskie impulsi veidojas nervu šūnā un tālāk pa aksonu tiek aizvadīti uz nākamo neironu, kurā to saņem dendrīti, kas darbojas kā antenas. Tomēr pētnieki no  Charité universitātes ir pierādījuši, ka šis modelis nav precīzs.  Viņi atklāja, ka signāli var veidoties arī aksonos, tas ir, ārpus nervu šūnas ķermeņa. Tas notiek laikā, kad ir sinhrona neironu aktivitāte, piemēram, paaugstinātas uzmanības apstākļos.  Turklāt aksonos ģenerētie signāli plūst divos virzienos un apstiprina jaunu informācijas plūsmas principu: no vienas puses signāli izplatās no nervu šūnas ķermeņa un no otras puses signāli izplatās arī pretējā virzienā uz nervu šūnas ķermeni, tas ir pretējā virzienā "vienvirzienu ielai".  Iespējamā problēma ir, ka atkapaļ plūstošie signāli var rezultēties ar pārmērīgu šūnas aktivizēšanu.

Tomēr zinātnieki konstatēja, ka normālos apstākļos atpakaļ ejošie signāli nesasniedz nervu šūnas ķermeni. Iemesls tam ir dabiskais filtrs, kas pasargā nervu šūnu no atpakaļ nākošajiem signāliem. Šīs ako-aksoniskās šūnas ir inhibējošas šūnas, kas regulē signālu izplatīšanos. Šīs filtra šūnas ļauj signālam no nervu šūnas ķermeņa izplūst uz aksonu, bet neļauj impulsiem, kas radušies aksonā iekļūt nervu šūnas ķermenī, tādejādi novēršot pārmērīgu nervu šūnas aktivēšanu. Eksperimentos zinātnieki pierādīja, ja šī filtra funkcija tiek deaktivizēta, atkaļ ejošie signāli iekļūst nervu šūnas ķermenī un tā rezultātā palielinās šūnu aktivācija.

Dažādu neiroloģisku saslimšanu gadījumos šie filtri var tikt bojāti. Konsekventa signālu plūsmas kļūdaina regulēšana, var radīt informācijas apstrādes traucējumus smadzenēs.   

Šī pētījuma rezultāti sniedz jaunu skatījumu uz jautājumu, kā signāli tiek apstrādāti smadzenēs. Turklāt šis atklājums var palīdzēt labāk izprast neiroloģisku saslimšanu attīstību un progresēšanu, piemēram, epilepsijas. Neirozinātnieki turpmāk koncentrēsies uz abu šo informācijas plūsmu izpēti, lai labāk izprastu kā darbojas šie mehānismi un kā tie ir saistīti, piemēram, ar epilepsijas ģenēzi.

Pirmavots: T. Dugladze, D. Schmitz, M. A. Whittington, I. Vida, T. Gloveli. Segregation of Axonal and Somatic Activity During Fast Network Oscillations. Science, 2012; 336 (6087).

Uz augšu ↑