Nowe spojrzenia na funkcję szczytu, parwalbumina+ interneurony GABAergic
Sieci korowo-neuronalne składają się z dwóch typów neuronów: Glutamatergiczne neurony główne i interneurony GABAergic. Mimo, że interneurony GABAergic stanowią liczbowo 10-20% populacji neuronów, służą one kluczowym funkcjom w sieci. Jednak w przeciwieństwie do znacznej ilości informacji dostępnych na temat subkomórkowych właściwości sygnalizacyjnych neuronów piramidowych, mało znane były właściwości połączeń interneuronów GABAergic. Wprowadź NANOPHYS. Wykorzystując najnowocześniejsze subkomórkowe techniki „patch-clamp” przekroju mózgu, techniki obrazowania i podejścia obliczeniowe, projekt finansowany przez Unię Europejską stworzył kompletny obraz zarówno właściwości komórkowych, jak i subkomórkowych komórki koszowej GABAergic pozytywnej na parwalbuminę (PV+). „Dzięki włączeniu realistycznych modeli neuronów koszyczkowych do modeli sieciowych zawoju zębatego, możemy teraz przetestować wkład tego ważnego typu interneuronów GABAergic w złożone funkcje zawoju zębatego, takie jak oddzielanie wzorów i konwersja z sieci na kody miejsca” - mówi główny badacz NANOPHYS, Peter Jonas. „Nasze odkrycia mogą stanowić podstawę do opracowania nowych strategii terapeutycznych w leczeniu chorób układu nerwowego, skierowanych do interneuronów w określonych lokalizacjach subkomórkowych". Przełomowy wniosek Chociaż jest to mniejszościowy typ komórek, interneurony GABAergic są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania mózgu, ponieważ regulują aktywność głównych neuronów i generują rytmiczną aktywność w mózgu. W przypadku oddziaływania na interneuron, mogą wystąpić zaburzenia funkcji mózgu, na przykład napady padaczkowe. Dzięki rozległym pracom nad projektem NANOPHYS, interneurony PV+ stały się jednym z najlepiej scharakteryzowanych typów neuronów w całym mózgu. „10 czy 20 lat temu znacznie więcej wiedziało się o głównych neuronach glutamatergicznych, niż o interneuronach GABAergic", mówi Jonas. „Teraz sytuacja jest niemal odwrotna, a badania nad głównymi neuronami będą musiały nadrobić zaległości". Badania wykazały, że interneurony PV+ mogą przekształcać pobudliwy sygnał wejściowy w hamujący sygnał wyjściowy w ciągu milisekundy lub krócej. Jednak przed NANOPHYS nie było jasne, w jaki sposób te właściwości sygnalizacji zostały wdrożone na poziomie molekularnym i komórkowym, ani jak prowadziły do złożonych funkcji sieciowych. Głównym wnioskiem projektu jest to, że interneurony PV+ działają jako szybkie urządzenia sygnalizacyjne i że w połączeniu z kilkoma specjalizacjami molekularnymi i subkomórkowymi generują tę właściwość. „Szczególne zaangażowanie interneuronów PV+ w oscylacje sieci wykazuje, że te neurony wykorzystują swoje szybkie właściwości sygnalizacyjne w nienaruszonej sieci in vivo”, wyjaśnia Jonas. Te wyniki zasadniczo zmieniają sposób myślenia o funkcji interneuronów GABAergic. Długotrwałe korzyści Zdaniem Jonasa, ustalenia projektu mogą mieć dalekosiężne konsekwencje dla nauki klinicznej i medycyny. „Zbieranie dowodów sugeruje, że interneurony PV+ nie tylko odgrywają ważną rolę w aktywności fizjologicznej formacji hipokampalnej, ale także są związane z kilkoma chorobami mózgu, takimi jak schizofrenia, autyzm, padaczka i choroby neurodegeneracyjne" - mówi. „Tak więc wyniki uzyskane w programie NANOPHYS mogą, w dłuższej perspektywie, pomóc w opracowaniu nowych strategii terapeutycznych dotyczących tych zaburzeń mózgu".
Słowa kluczowe
NANOPHYS, zaburzenia mózgu, interakcje międzykomórkowe GABAergic, interneurony PV +