第一步的数字双Neuron-Glial细胞相互作用
Krembil大脑研究所的一组科学家,在多伦多大学健康网络的一部分,北卡罗来纳州达勒姆杜克大学开发了第一个计算机模型预测皮质认知神经胶质细胞的作用。
今天的论文发表在著名的杂志美国国家科学院院刊》上(PNAS)。
“神经元的作用是有据可查的,但夹杂胶质细胞和神经元附近许多大脑突触神经胶质,”博士说莫里吉奥•德•皮塔饼Krembil大脑研究所的一位科学家,该研究的第一作者。“我们目前不了解神经元和神经胶质一起工作,或者胶质功能障碍导致认知赤字。”
整个大脑和神经胶质细胞丰富扮演几个重要角色。这些细胞一直被认为是被动的旁观者,身体支持神经元和突触,使营养神经元,清除毒素和废物。然而,科学家们最近发现,神经胶细胞与神经元的方式类似于神经元通过化学信号相互沟通。
本文提出的第一个理论神经胶质在认知处理过程中所扮演的角色,在大脑中。“神经胶质细胞的类型,我们研究——被称为星形胶质细胞可以修改我们的大脑回路的活动和影响我们的行为方式,“德皮塔饼博士说。
这项研究观察了星形胶质细胞在工作记忆的作用,这对正在进行的任务是存储信息的能力,如电影的故事情节或数到10。
“我们知道,星形胶质细胞释放专业化学信号,我们已经表明,这种信号可能调解工作记忆的不同读数,”德皮塔饼博士说。“揭示化学神经元和星形胶质细胞之间的相互作用可能是工作记忆的核心,也告诉我们哪些方面可能出现问题当我们有工作记忆缺陷,通常主要脑部疾病的预警信号。”
他补充说,“如果我们想要真正理解在工作记忆障碍,我们需要考虑神经胶质细胞和神经元之间的相互作用。”
本文还指出:
- 像无线电系统,突触传统上认为一个频带上传输。考虑到星形胶质细胞,现在我们知道可以有多个频段。
- 人们普遍认为,不同形式的工作记忆依赖于各种电路;然而,这项研究表明,同一neuron-glial电路可以为各种形式的编码工作记忆。
- 星形胶质细胞对神经元排列方式可以控制我们的工作记忆容量,或同时我们能记住多少东西。
目前,没有有效的技术来记录人类大脑神经胶质的活动。研究人员希望能最终创建一个高保真模型——“数字双”——大脑的neuron-glia电路,从基因到细胞。这样一个模型可以帮助发现标记neuron-glial交互和改善各种脑部疾病的诊断和治疗,如阿尔茨海默氏症,帕金森氏症和癫痫。
“与我们的新理论,我们不仅仅是看黑白的大脑——也就是说,是否给神经元数量的或不活动。相反,我们把彩色的大脑,获得更深的理解包括神经胶质和蜂窝通信的信号,”De皮塔饼博士说。“这给了我们一个更全面的和现实的照片大脑的复杂性。”
随着技术的进步,在Krembil德皮塔饼和他的团队将使用他们的模型来开发技术来修改neuron-glial电路活动来治疗疾病。“我们的终极目标是研究neuron-glial交互来发现新的脑部疾病治疗靶点。”
参考:德皮塔饼,布鲁内尔n .多种形式的工作记忆走出synapse-astrocyte交互neuron-glia网络模型。Proc。国家的。学会科学。2022;119 (43):e2207912119。doi:10.1073 / pnas.2207912119
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