Novas pesquisas sugerem que os astrócitos são atores ativos na neuromodulação

Uma vez pensado para jogar uma cerimônia de apoio no cérebro, Nova pesquisa publicado em Ciência As células astrogliais não neuronais desempenham um papel de liderança na regulação da atividade dos neurônios e suas conexões.

Em 2019, o Genelia Pesquisador abrir Um papel importante das células gliais chamado astrócitos radiais no controle de um importante comportamento de “colar” no peixe -zebra. Eles descobriram que os astroosites agem como um balcão, pedindo a um peixe para parar de nadar quando não está chegando a lugar nenhum – um comportamento é importante para a sobrevivência. Mas os cientistas não sabiam como os astroositas se comunicaram com os neurônios para controlar essa ação.

Pesquisadores da Genelia e Harvard agora entenderam essa conversa, revelando como os astroositos desencadeiam um circuito bioquímico que controla a atividade neuronal e faz com que os peixes evitem a natação.

Enquanto os neurotransmissores permitem uma rápida comunicação entre neurônios individuais que dura até o Milcendo, como os neuromoduladores do circuito, como um circuito, permitem que comportamentos de lançamento no momento de mil vezes ajustem os sinais neuronais expostos à população de neurônios, que são mais de mil vezes lenta, segundo segundo segundo.

A nova tarefa ajuda a explicar como esses neuromoduladores atingem os neurônios e a revelar um papel importante para os astrogliya na neuromodulação. Ele também destaca a importância de incorporar informações sobre células não neuronais na pesquisa como o cérebro funciona.

“Acho que a abordagem predominante é que muitos dos cálculos importantes para o comportamento saem dos padrões de conectividade entre os neurônios”, diz Alex Chain, um doutorado. Alunos do Ahrens Lab em Genelia e Angel Lab em Harvard, que lideraram a nova pesquisa.

“Esta tarefa sugere que precisamos entender os cálculos bioquímicos e outras formas de informações não neuronais e combiná-las com informações sobre a conexão entre os neurônios para realmente entender o que o cérebro está fazendo”.

Compreender como os neuromoduladores fluem dos astrócitos para os neurônios também podem ser importantes para o tratamento Termos psiquiátricosA líder sênior do grupo de Janelia, Misha Ahrens, diz uma escritora sênior de novas pesquisas.

Ahrens diz: “No estudo do estado da psiquiatria, essas rotas são muito compreensíveis, incluindo com mais frequência”. “Sabendo que muita neuromodulação da função cerebral e da disfunção flui através de astroositos, essa nova célula considera o grupo como um objetivo médico potencial”.

Exponha a conversa

O novo trabalho é feito em pesquisas anteriores de 2019, lideradas pelo Ahrens Lab, que destacaram o papel dos astroositos radiais no comportamento de “rivalidade”. Essa pesquisa descobriu que, como o peixe descobre que não está acontecendo em nenhum lugar, ele flutua com força e a atividade de astroglia aumenta a rampa. Quando a atividade de astroglia atinge um limite, as células indicam neurônios nos peixes para evitar a natação.

A equipe constatou que os neurônios indicam Astoglia para aumentar sua atividade, emitindo um neurotransmissor chamado Norotransmitter, que desencadeia Astroglia a acumular cálcio interno. Mas eles não sabiam como os astroositas se comunicavam de volta aos neurônios para que os peixes pudessem parar de nadar.

Em novas pesquisas, a equipe usou uma variedade de sensores para descobrir quais moléculas emitidas quando se tornaram ativas. Eles descobriram que quando o cálcio era elevado em astrócitos, o ATP foi liberado Local externo Entre células. Além disso, ele mostrou que não astroócitos, neurônios, liberou este ATP.

Embora o ATP seja amplamente conhecido como uma molécula de energia que alimenta quase todos os procedimentos dentro das células, ele também pode atuar como uma molécula de sinalização nos neurônios através de uma variedade de receptores. No entanto, quando os pesquisadores bloquearam esses receptores ATP, eles não foram vistos nenhuma mudança no comportamento do peixe -zebra.

Foi sugerido que o ATP liberado da Astroglia não estava trabalhando diretamente em neurônios, mas foi quebrado. Pesquisas anteriores mostraram que, quando o ATP é liberado externamente, as enzimas a convertem em adenosina – um dos componentes do ATP e um dos neuromoduladores conhecidos no cérebro.

Os pesquisadores descobriram que, quando bloquearam os receptores de adenosina nos neurônios, o comportamento da derrota foi suprimido. Indicou que o trato externo quebra o ATP em adenosina, que ativa os receptores em neurônios que fazem com que os peixes liberem e evitem a natação.

“Foi surpreendente para mim porque parece uma rota tão indireta”, diz Chen. “Primeiro, uma célula não neuronal inclui e, em seguida, a segunda de todas, em vez de algum tipo de circuito neuronal, é um circuito bioquímico que aplica esse comportamento”.

Os pesquisadores acham que esse tipo de circuito bioquímico permite uma modulação de tempo lento em comparação com as escalas do tempo muito rápido do circuito nervoso. Os pesquisadores também adivinham que o sinal enzimático que quebra o ATP pode desempenhar um papel importante na transmissão de sinal – outro alvo para potencial terapêutico.

Fora isso, Companheiro de pesquisa St. Louis também mostrou sob a liderança de pesquisadores da Universidade de Washington que também flui através dos astrócitos para afetar a comunicação entre os neurônios da neuromodulação por noorpenefrina no hipocampo em camundongos.

UM A rota relacionada foi identificada Em moscas, e trabalhos publicados recentemente implicou um caminho uniforme Deprimido em ratosA Perspectiva recente Essas novas conclusões também foram discutidas pelo investigador HHMI Cagla Eroglu.

Esses estudos complementares aumentam a possibilidade de que essa rota possa funcionar na mente humana e desempenhar um papel importante Função cerebral Em saúde e doença.

“Essa rota parece ser preservada em moscas, peixes e mamíferos, por isso pode ser uma figura evolutiva do circuito antigo”, diz Chen.