Dendryt jako aktywny gracz

Naukowcy z USA i Wielkiej Brytanii wykazali, że dendryty nie są bierną częścią obwodów mózgowych, poprzestając na przekazywaniu danych od jednego neuronu do następnego, ale również przetwarzają informacje.

Nagle moc obliczeniowa mózgu okazała się o wiele większa niż pierwotnie zakładano - podkreśla dr Spencer Smith z Uniwersytetu Północnej Karoliny. Praca opublikowana w piśmie Nature pomoże lepiej zrozumieć zarówno funkcje obwodów mózgowych, jak i zaburzenia neurologiczne.

Indywidua chemiczne odpowiedzialne za wspieranie potencjałów czynnościowych występują nie tylko w aksonach, ale i w dendrytach. Wcześniejsze eksperymenty z tkanką mózgu z sekcji wykazały, że dendryty mogą je wykorzystać do generowania potencjałów, ale nie było wiadomo, czy potencjały dendrytyczne znajdują zastosowanie w normalnej aktywności mózgowej. Zespół Smitha wykazał, że tak i dendryty działają jak minikomputery, aktywnie przetwarzające sygnał wchodzący.

Zademonstrowanie tego wymagało jednak serii eksperymentów, kliku lat oraz współpracy międzykontynentalnej. Wszystko zaczęło się w laboratorium Michaela Häussera z Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego, a zakończyło się, gdy Spencer i Ikuko Smithowie zastosowali elektrofizjologiczną technikę łatkową. Pozwala ona na mierzenie bardzo małych prądów jonowych przepływających przez pojedyncze kanały jonowe we fragmencie błony neuronu (naukowcy porównali to do podsłuchiwania). Wypełnioną roztworem fizjologicznym szklaną mikroelektrodę przymocowano do dendrytów w mysim mózgu.

Mocowanie pipety [szklanej mikroelektrody] do dendrytu jest niesłychanie trudne technicznie. Nie można się zbliżyć od dowolnej strony, poza tym dendrytu nie widać, co oznacza, że trzeba działać na ślepo. To trochę jak łowienie w sytuacji, gdy jedyne, co się dostrzega, to elektryczny ślad ryby. Aby ułatwić sobie zadanie, Smith zbudował własny mikroskop dwufotonowy.

Gdy pipeta znalazła się już, gdzie trzeba, zapisywano aktywność indywidualnych dendrytów w mózgu znieczulonych i czuwających myszy. Gdy gryzonie widziały bodziec na ekranie komputera, naukowcy odnotowywali niezwykły wzorzec sygnałów elektrycznych - serie potencjałów. Później Amerykanie stwierdzili, że wyładowania dendrytyczne pojawiały się wybiórczo, zależnie od rodzaju bodźca, co wskazuje, że dendryty przetwarzają informację o tym, co zwierzę postrzega.

Zastosowawszy barwnik, uczeni zademonstrowali, że dendryty wyładowywały się, gdy inne części neuronu tego nie robiły, co świadczyło o tym, że potencjały były skutkiem lokalnego przetwarzania.

dendryt potencjał czynnościowy wyładowanie Spencer Smith