Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature από ερευνητές του NYU Langone Health αποκαλύπτει ότι τα αστροειδή εγκεφαλικά κύτταρα, γνωστά ως αστροκύτταρα, δεν είναι απλώς βοηθητικά στοιχεία, αλλά διαχειρίζονται εκτεταμένα δίκτυα σηματοδότησης σε ολόκληρο τον εγκέφαλο. Η ανακάλυψη αυτή ανατρέπει περισσότερο από έναν αιώνα νευροεπιστημονικής σκέψης, που θεωρούσε τους νευρώνες ως τους μοναδικούς επικοινωνητές μεγάλης εμβέλειας.
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τη μεταδιδακτορική ερευνήτρια Melissa Cooper, χρησιμοποίησε ένα ειδικά σχεδιασμένο εργαλείο ιχνηλάτησης βασισμένο σε ιό για να τοποθετήσει μοριακές ετικέτες σε αστροκύτταρα συγκεκριμένων περιοχών του εγκεφάλου εργαστηριακών ποντικιών. Οι ετικέτες αυτές αποκάλυψαν τη διαδρομή μικρών μορίων μέσα από συνδέσμους χάσματος — μικροσκοπικά κανάλια που ενώνουν φυσικά τα αστεροειδή κύτταρα μεταξύ τους.
Οι επιστήμονες στη συνέχεια έκαναν τους εγκεφάλους των ποντικιών διαφανείς και κατέγραψαν τρισδιάστατες εικόνες κάθε κυττάρου που έφερε ετικέτα. Επαναλαμβάνοντας τη διαδικασία σε εκατοντάδες δείγματα, δημιούργησαν τον πρώτο τρισδιάστατο χάρτη ολόκληρου του εγκεφάλου για τα δίκτυα αστροκυττάρων.
Τα δίκτυα που εντοπίστηκαν αποδείχθηκαν εξαιρετικά οργανωμένα. Ορισμένα περιορίζονταν σε μία μόνο περιοχή, ενώ άλλα εκτείνονταν σε όλα τα ημισφαίρια του εγκεφάλου, συνδέοντας περιοχές που δεν επικοινωνούν μέσω γνωστών νευρωνικών κυκλωμάτων. «Είναι ένα μυστικό σύστημα μετρό που δεν γνωρίζαμε ότι υπήρχε», δήλωσε ο Shane Liddelow, νευροεπιστήμονας στην Ιατρική Σχολή NYU Grossman και συν-επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Όταν οι ερευνητές εξέτασαν ποντίκια στα οποία είχαν αφαιρεθεί γενετικά οι σύνδεσμοι χάσματος στα αστροκύτταρα, τα δίκτυα εξαφανίστηκαν σε μεγάλο βαθμό. Το εύρημα αυτό επιβεβαίωσε ότι τα μονοπάτια αυτά εξαρτώνται από τις φυσικές γέφυρες μεταξύ των κυττάρων και παραμένουν ενεργά.
Η μελέτη έδειξε επίσης ότι τα δίκτυα αστροκυττάρων δεν είναι στατικά. Όταν οι ερευνητές αφαίρεσαν τα μουστάκια από τη μία πλευρά του προσώπου ενός ποντικιού, η οδός αστροκυττάρων από την περιοχή που επεξεργάζεται την αφή των μουστακιών συρρικνώθηκε και ανασυνδέθηκε με διαφορετικούς εταίρους.
«Το γεγονός ότι τα δίκτυα αστροκυττάρων συρρικνώνονται και αλλάζουν πορεία μετά από την απώλεια αισθητηριακών σημάτων υποδηλώνει ότι μπορεί να διαμορφώνονται από την εμπειρία», δήλωσε ο συν-επικεφαλής συγγραφέας Moses Chao, καθηγητής κυτταρικής βιολογίας, νευροεπιστήμης και ψυχιατρικής στην Ιατρική Σχολή NYU Grossman. «Εγείρει επίσης την πιθανότητα ο καθένας από εμάς να έχει ένα κατά κάποιον τρόπο μοναδικό μοτίβο συνδέσεων, που έχει διαπλαστεί από όσα ο εγκέφαλός μας έχει μάθει και βιώσει».
Προηγούμενη έρευνα της Cooper είχε δείξει ότι σε μοντέλο γλαυκώματος σε ποντίκια, τα αστροκύτταρα μπορούν να μεταφέρουν πόρους από υγιείς σε κατεστραμμένους νευρώνες. Τα νέα ευρήματα ενισχύουν αυτή την εικόνα, υποδεικνύοντας ότι τα δίκτυα αστροκυττάρων θα μπορούσαν να διαδραματίζουν ρόλο σε παθήσεις όπως η νόσος Alzheimer και η νόσος Parkinson.
«Αμφισβητώντας την κατανόησή μας για το πώς ο εγκέφαλος επικοινωνεί σε μεγάλες αποστάσεις, τα αποτελέσματά μας ενδέχεται να προσφέρουν νέες γνώσεις σχετικά με το πώς αναπτύσσεται, γερνά και συμπεριφέρεται σε καταστάσεις όπως η νόσος Alzheimer και η νόσος Parkinson», σημείωσε ο Liddelow.
Η ομάδα σχεδίασε το εργαλείο ανίχνευσης και τη μέθοδο διαφάνειας του εγκεφάλου ώστε να είναι χαμηλού κόστους και εύκολα αναπαραγώγιμα. Στόχος είναι να μπορέσουν και άλλα εργαστήρια να τα χρησιμοποιήσουν για να μελετήσουν πώς τα δίκτυα αστροκυττάρων μεταβάλλονται στην ασθένεια, την ανάπτυξη και τη γήρανση. Ο Liddelow τόνισε ότι, αν και παρόμοιες δομές υπάρχουν και στους ανθρώπους, παραμένει άγνωστο εάν συνδέουν τις ίδιες περιοχές με τον ίδιο τρόπο όπως στα ποντίκια.
