Mal sehen, wie die Nervenzellen‘ Fuß-Soldaten, das axon, entsteht, als Unabhängiger Entscheidungsträger in seinem eigenen Recht

Soweit die Zellen gehen, die Neuronen, sind ziemlich seltsam. Die meisten anderen Zellen kommen in kugelförmigen blob-ähnliche Formen mit einem zentralen Kern. Aber Neuronen kommen in einer Vielzahl von wild und stacheligen Formen, verzweigte Fortsätze sprießen aus Ihren winzigen Zelle Körper in alle Richtungen.

Im Gegensatz zu Ihren blobby Brüder, die Neuronen haben unterschiedliche Regionen. Es ist die Zelle, Körper, Haus der Kern. Dann kommen die Axone und Dendriten, die signal-tragenden-und-signal-empfangenden Teile des Neurons, das Sie in die lange, Dürre Arme zu bilden, verbindungen, so genannte Synapsen, mit anderen Neuronen.

Jetzt led-Forschung von Forschern an der Harvard Medical School und der Harvard Universität, der HMS-FAS-Department of Stem Cell and Regenerative Biology deutet darauf hin, dass Teile des Neurons sind weitaus komplexer als früher angenommen.

Das team der Ergebnisse, beschrieben. Jan. 17 in der Natur, fügen noch einen twist, in dem sich ständig weiterentwickelnden Verständnis der Nervenzellen in unserem Gehirn.

Während der Entwicklung des Gehirns, neuron Projektionen erstrecken sich über große Entfernungen—manchmal Tausende von Zellkörper breiten sich von Ihren Kern—bilden die synaptischen verbindungen so wichtig für die Funktion des Gehirns.

Könnte so weit von der Zelle command center verleihen ein gewisses Maß an Unabhängigkeit an den Nerven cell signaling Tentakeln? Könnte ein neuron axon ist mehr als ein nachrichtenverteiler, der Durchführung Nervenimpulse von einer Zelle zur nächsten? Könnte Axone, in der Tat, das treffen von Entscheidungen auf Ihre eigenen?

Diese Fragen hat das team schon Sondieren, und Sie sind schon Aufdeckung einige überraschungen.

„Wir sind nicht die ersten, die denken, dass es eine gewisse Autonomie,“ sagte Jeffrey Macklis, ein Neurowissenschaftler an der Harvard Medical School und dem Max und Anne Wien Professor für Stammzell-und Regenerative Biologie an der Harvard University. „Es würde mehrere Stunden in Anspruch nehmen, die für ein growth cone-signal wieder auf seinen Kern für ein“ weiter-Befehl, “ und es wurde klar aus der Beobachtung axon-Wachstum im Labor das Wachstum Kegel Bewegung in Richtung auf die Ziele, selbst wenn getrennt von Ihre Zelle Körper.“

Alle diese Beobachtungen aufgefordert Macklis und Kollegen zu Fragen, ob verschiedene Arten von Wachstum Zapfen wahrnehmen ausgeprägte Autonomie in der Verdrahtung des Gehirns exquisit komplexer schaltungen.

Macklis und Kollegen entwickelt neue experimentelle und analytische Ansätze, die es Ihnen erlaubte auf die Spur, die molekularen Spuren der Aktivitäten, die in den gesonderten Regionen der gleichen neuron. Die Ansätze ermöglichen es Forschern zu trennen, die Arbeit von Axonen aus der Arbeit der Zellkörper und damit effektiv zu „überwachen“, was jeder man tut, während der Entwicklung des Gehirns.

Die größten überraschungen kamen aus der Prüfung der neuron Wachstum Zapfen—die äußersten Spitzen der axonalen Tentakeln, die sich in der Signalübertragung der Synapsen. Dieser Teil enthielt viel von der molekularen Maschinerie der eine unabhängige Zelle, einschließlich Proteine, die in Wachstum, Stoffwechsel, Signaltransduktion und mehr.

Dieser Befund, Macklis, sagt, die Herausforderungen des Dogmas, dass das Zellkern und Zellkörper sind die Leitstellen der Neuronen. Stattdessen schlägt Sie vor einer mehr komplizierten Netz von Entscheidungs-und die Existenz von semi-unabhängige Einheiten, die weit von der zentrale Befehl.

„Was unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Wachstum Zapfen in der Lage sind, Informationen aus der Außenwelt, so dass die Signalisierung Entscheidungen lokal und funktionierenden semi-autonom, ohne die Zelle Körper“, sagte er. „Es ist eine ganz neue Art des Denkens über Neuronen.“

Der Zellkörper eines Neurons ist traditionell gedacht als ein mainframe-computer mit Axone wie Kupferdraht geleitet, um seine Synapsen. Aber diese neue Arbeit schlägt ein anderes Modell. Macklis schlägt vor, dass die Zelle Körper kann wie ein server, der mit smart-PCs, die die Fähigkeit haben, mit der Welt kommunizieren.

Zuvor Wissenschaftler wollten untersuchen, die molekularen Grundlagen der axon-Wachstum wachsen müsse in der Regel gemischte Populationen von Neuronen im Labor, so dass Ihre Axone sein könnte, sorgfältig getrennt von dem rest der Zelle. Jedoch, indem Neuronen in den Gerichten ändert sich Ihre molekulare Inhalt und macht Sie anders als Neuronen im Gehirn selbst. Weitere, diese traditionellen Ansätze könnten nicht isolieren Nervenzellen eines bestimmten Typs von anderen, und somit keine auszumachen, was macht bestimmte schaltkreise im Gehirn, die montieren so präzise in die normale Gehirn-und was treibt die Montage Aberrationen gesehen, in der Krankheit. Der neue Ansatz überwindet diese Hürde, und die es Wissenschaftlern ermöglicht, Präzisions -, Profil-spezifische Arten von Neuronen und deren subcompartments direkt in das Gehirn der Maus.

Macklis und sein team verwaltet, in der auf die so genannte callosal Projektion Neuronen, die die Verbindung der beiden Hemisphären des Gehirns und ermöglichen die Kommunikation zwischen Ihnen. Zu identifizieren, die unterschiedliche subzelluläre Teile dieser Neuronen, das team, die genetisch mit der Bezeichnung der Kerne oder die Axone und deren Wachstum Zapfen mit fluoreszierenden Proteinen. Als Nächstes wollen die Wissenschaftler trennten sich die axonale Wachstum Zapfen aus den Neuronen Zellkörper und quantitativ und umfassend kartiert jedes Teil ist Proteom-und RNA-Transkripten. Zu Ihrer überraschung, das Wachstum Zapfen enthalten Hunderte von einzigartigen und hoch angereicherten RNA-Transkripten und Proteinen auch nicht erkannt über Lärm in der Zelle Körper.

Wenn getragen, die in weiteren Studien untersucht werden, die Ergebnisse könnten dann wieder umwerfen langjähriges dogma der Neurowissenschaften, so die Forscher.

„Was unsere Ergebnisse zeigen ist, dass ein neuron, im Gegensatz zu den Nieren oder der Leber-Zelle oder die Zellen, die wir denken, nicht eine einzelne Transkriptom-oder Proteom -, sondern es hat mehrere, subcellularly lokalisierte transkriptome und Proteome,“ Macklis sagte.

Es wurden auch alle Arten von anderen Molekülen in der Zelle Wartung und Wachstum, die man nicht erwarten würde, um zu sehen, in der growth cone. Das molekulare Profil dieser wachsenden axon sah eher wie eine autarke Zelle als ein Kupferdraht, die information aus dem Zellkern.

Die Ergebnisse gestalten Sie die Möglichkeit Neurowissenschaftler Ansatz das Nervensystem in die Zukunft, treibt Sie zu testen, axon, für wertvolle Hinweise.