Ljudje pogosto pravijo, da so možgani mišica in da jih je treba uporabljati ali izgubiti. Govorimo o treningu možganov podobno kot o telesni vadbi. Čeprav možgansko tkivo fizično ni podobno mišičnemu (je veliko bolj vlažno), najnovejša znanstvena odkritja razkrivajo presenetljivo resnico: način delovanja možganov ima veliko več skupnega z mišicami, kot smo prej mislili.
Revolucionarna študija razkriva skrite mehanizme
Nova študija objavljena v znanstveni reviji Cell, ki jo je vodil laboratorij Lippincott-Schwartz pri Janelia Research Campus Medicinskega inštituta Howarda Hughesa, je pokazala, da pomembni možganski signali, ki so temelj učenja in spomina, uporabljajo podoben mehanizem kot signali, ki našim mišicam sporočajo, naj se skrčijo.
Znanstvenica Lorena Benedetti je preučevala endoplazemski retikulum (ER), organel v celicah, ki igra ključno vlogo pri sintezi beljakovin. Opazila je, da molekule ER v dendritih – podaljških živčnih celic – tvorijo ponavljajoče se vzorce, podobne lestvam. To je bilo presenetljivo, saj so podobne strukture že prej opazili le v mišičnih celicah.
Od nenavadnega vzorca do pomembnega odkritja
Vodja skupine Jennifer Lippincott-Schwartz je bila takoj pozorna na te neznane vzorce. “V znanosti je struktura funkcija,” je pojasnila. “To je nenavadna, lepa struktura, ki jo vidimo po celotnem dendritu, zato smo imeli občutek, da mora imeti neko pomembno funkcijo.” Edino drugo mesto v telesu, kjer so že prej opazili podobne vzorce, je bilo v mišicah, zato se je ekipa osredotočila na to področje za nadaljnje raziskave.
Mišični mehanizmi v možganih
Raziskovalci so odkrili fascinantno podobnost med mišicami in možgani na celični ravni. V mišičnih celicah endoplazemski retikulum (ER) – to je posebna mrežasta struktura znotraj celice, ki pomaga pri izdelavi beljakovin – ustvarja redne stične točke s celično membrano (zunanjo ovojnico celice). Te povezave nastajajo zaradi delovanja posebnih beljakovin, imenovanih junktofillini (angleško junctophilins). Na teh stičnih točkah se sprošča kalcij, kemijska snov, ki deluje kot signal in sproži krčenje mišic – torej gibanje, ki ga vsi poznamo.
Znanstvena ekipa je z uporabo najsodobnejših mikroskopov in tehnik slikanja visoke ločljivosti presenetljivo odkrila, da so te iste beljakovine prisotne tudi v dendritih možganskih nevronov. Dendriti so vejam podobni podaljški živčnih celic, ki sprejemajo signale od drugih nevronov. Tudi v možganih te beljakovine ustvarjajo podobne redne stične točke med endoplazemskim retikulumom in membrano celice. To odkritje je izjemno pomembno, saj bi te stične točke lahko delovale kot ojačevalci, ki pomagajo pri prenosu živčnih signalov na dolge razdalje – več sto mikrometrov – vzdolž dendrita nazaj v osrednji del živčne celice. Za primerjavo, to je kot bi imeli vrsto ojačevalnikov vzdolž telefonskega kabla, ki zagotavljajo, da se signal ne izgubi na poti.
Pomembnost odkritja za razumevanje možganov in bolezni
To novo in boljše razumevanje možganskih komunikacij, ki sodelujejo pri učenju in spominu, bi lahko pomagalo pri raziskavah bolezni, kot je demenca, pa tudi pri boljšem razumevanju delovanja možganov na temeljni ravni. Kot je poudarila Lippincott-Schwartz: “Einstein je dejal, da ko uporablja svoje možgane, je, kot da bi uporabljal mišice, in v tem pogledu je tu nekaj vzporednic.”
VIRI
- Benedetti, L., Hachmann, J. T., Shen, K., Black, R. S., Vistein, R., Klein, R. S., & Lippincott-Schwartz, J. (2024). ER-PM junctions in neurons regulate synaptic function through junctophilin-mediated Ca²⁺ signaling. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2024.02.036 https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01345-X?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS009286742401345X%3Fshowall%3Dtrue
