Учени създадоха мозъчни клетки, които променят идентичността

Учени от групата BrainGeners, използвайки триизмерни модели на мозъка, откриха, че невроните могат да променят своя тип в отговор на изменение в околната среда, което коренно променя нашето разбиране за развитието на нервната система и нейните нарушения.

Преосмисляне на основните принципи на невробиологията

Дълго време се смяташе, че невроните имат непроменлива природа. След диференциране от стволови клетки тяхната идентичност се счита за фиксирана. Това вярване е фундаментално в неврологията от десетилетия.

Ново проучване на съвместен екип от учени от университета в Санта Круз и университета в Сан Франциско променя това. Те публикуваха резултатите си в списание iScience. Откритието стана възможно благодарение на използването на церебрални органоиди.

„Това противоречи на идеята, че невронната идентичност е напълно стабилна“ — казва Мохамед Мостахо-Раджи, научен сътрудник в Института по геномика в UC Santa Cruz и водещ автор на статията. Той добавя, че това откритие ни принуждава да преосмислим целия процес на формиране и поддържане на невроните.

Пробив в създаването на парвалбумин-положителни неврони

Кората на главния мозък съдържа два основни типа неврони. Възбудните неврони съставляват 80% от общия брой. Останалите 20% са инхибиторни неврони, които регулират мозъчната дейност.

Сред инхибиторните неврони парвалбумин-положителните клетки заемат специално място, съставлявайки 60% от тази група. Те контролират невропластичността, като определят времеви прозорци за усвояване на нови умения. Тези клетки също са свързани с разстройства от аутистичния спектър и шизофренията.

Учените за първи път успяха да създадат голям брой парвалбумин-положителни неврони в лаборатория. Преди това изследователите можеха да получат само малък брой от тях. Ключов фактор за успеха беше използването на 3D среда вместо традиционните 2D култури.

„Мисля, че част от отговора е, че няма да работи, ако се опитате да използвате 2D модели“, обяснява Мостахо-Раджи. Това откритие принуждава учените да преразгледат методите за култивиране на други видове клетки, които все още не могат да бъдат получени в лаборатория.

Динамична идентичност на невроните

Най-удивителното откритие беше способността на невроните да променят своята идентичност. Изследователите наблюдават как соматостатиновите неврони се превръщат в парвалбумин-положителни в органоидна среда.

Въпреки че точните генетични и екологични условия, които позволяват тази трансформация, остават да бъдат изяснени, самият факт на такава пластичност е изключително важен. Това отваря възможността подобни процеси да се случват в живия мозък.

„Възможно е този процес на промяна на идентичността да се случи естествено в мозъка“ — предполага Мостаджио-Раджи. Ученият отбелязва, че този процес е можел да съществува винаги, но просто не е бил забелязан поради липсата на подходящи методи за наблюдение.

Перспективи за изследване на неврологичното развитие

Създаването на реалистични мозъчни модели с положителни за парвалбумин неврони отваря нови хоризонти. Това ще ни позволи да разберем по-добре ролята на тези клетки в нормалното развитие и в патологиите. Способността да се изследват тези клетки в лабораторията е пробив за неврологията.

Откриването на пластичността на невронната идентичност може драматично да промени подходите за лечение на разстройства на неврологичното развитие. Ако невроните могат да променят своя тип, тогава може би в бъдеще ще бъде възможно да се разработят терапевтични методи, които ще насочат такава трансформация в желаната посока.

Изследователите планират да продължат да изучават факторите, които влияят върху промяната в невронната идентичност. Те също възнамеряват да изследват взаимодействието между възбудителните и инхибиторните клетки. Това ще помогне да се разбере по-добре как се формира невронната мрежа на мозъка.

Способността на невроните да променят своята идентичност подчертава невероятната пластичност на нервната система. Освен това ни напомня, че дори основните идеи в науката могат да бъдат преразгледани благодарение на новите технологии и свеж поглед върху установените концепции.

Това откритие повдига повече въпроси, отколкото дава отговори. Кои точно са сигналите, които предизвикват промяна в идентичността? Колко често се среща този процес при различните видове неврони? Възможно ли е целенасочено управление на такава трансформация? Намирането на отговори на тези въпроси ще бъде задача на бъдещи изследвания.