То, что весьма мы знаем. Но ученые не осознали то, что происходит после этого.
Что происходит с нейроном, в то время, когда его аксон идет на юг?«Достигая правильные механизмы того, что происходит по окончании того, как повреждение аксона было вправду сложно», говорит Энн Марион Тейлор, врач философии, доцент в национальном Совместном Отделе UNC/NC Биоинженерии. «Но мы считаем, что наконец узнали важную роль того, что происходит и из-за чего».В Коммуникационной газете Природы Тейлор и сотрудники продемонстрировали новые молекулярные подробности axotomy – в то время, когда нейроны повреждены или полностью разъединены.Сокращение древовидных позвоночников, возрастающей возбудимости
Ученые вправду знают, что разъединенный аксон вынудит нейрон скоро терять кое-какие собственные поступающие связи от вторых нейронов. Эти связи происходят в маленьких, аналогичных корню усиках, названных дендритами, каковые вырастают от клеточного тела нейрона либо сома.
Сами дендриты выращивают маленькое выпячивание, названное позвоночниками, дабы создать фактические связи либо синапсы, с поступающими аксонами. Эти древовидные позвоночники сжимаются в числе по окончании axotomy.
Потому, что это теряет входные связи, раненый нейрон кроме этого делается более легковозбудимым: нейрон делается более возможным запустить сигналы вниз его усеченный аксон, в то время, когда стимулируется, дабы сделать так вторыми нейронами. У нейронов в большинстве случаев имеется соединение данных.
Кое-какие возбудительные, толкая нейрон стрелять; другие запрещающие, ограничивая нейрон от увольнения. Нейроны с аксонами, каковые были усеченным шоу разрушение обычного возбудительного/запрещающего баланса в пользу возбудимости.
Эта расширенная возбудимость в месяцы и недели по окончании травмы, как думают, есть по большей части адаптивным, удачным ответом – выключатель к нейронному «методу поиска» как увиденный в развивающихся мозгах. Данный удачный выключатель увеличивает шанс, что нейрон с усеченным аксоном может соединиться с новым партнером и продолжить быть продуктивным участником нервного общества.
«Невропатологи знают это», сообщил Тейлор, член Центра Нейробиологии UNC. «Как раз, из-за чего они продвигают физиотерапию, и переобучающийся для людей приобретают повреждение головы. На протяжении этого долгого периода возбудимости PT и переквалификация смогут оказать помощь вести раненные нейроны на протяжении удачных дорог».Но позванная травмой возбудимость в нейроне может привести к кроме этого.
Нейрон может погибнуть от перевозбуждения (нейробиологи именуют данный excitotoxicity). Нейронная гиперактивность по окончании травмы кроме этого может привести к тяжелой боли, мышечным спазмам либо агитации в больном. В дни срочно по окончании травмы, доктора довольно часто лечат больных травмой головного мозга с наркотиками, такими как gabapentin, специально разработанный, дабы подавить нейронную повышенную возбудимость.Что не осознали ученые, отлично биологические подробности, как и whys древовидной повышенной возбудимости и потери позвоночника.
Те подробности были неуловимы из-за аналогичной спагетти сложности мозга, что делает очень тяжёлым для ученого изолировать его аксон и нейрон для анализа и манипуляции, либо в блюде лаборатории либо в животном лаборатории.Пара лет назад, как аспирант биоинженерии в Калифорнийском университете в Ирвайне, Тейлор изобрел устройство, дабы оказать помощь решить эту проблему.
Это – микрожидкая палата с маленькими углублениями, каковые заманивают отдельные аксоны в ловушку от культурных нейронов, потому, что они становятся более долгими.«Аксоны не в состоянии обернуться, так, они просто продолжают становиться прямыми, пока они не достигают отдельного отделения», говорит Тейлор. «Мы можем сократить аксон в его отделении и после этого взглянуть на ответы в связанном сома либо дендритах, не затрагивая аксоны в других отделениях».
Утрата запрещенияТейлор и ее сотрудники применяли устройство в новом изучении, дабы проанализировать то, что происходит, в то время, когда аксон разъединен.
Они нашли, что события в самом нейроне ведут получающуюся древовидную повышенную возбудимость и потерю позвоночника. Сигналы, происходящие на месте травмы, перемещаются скоро назад на протяжении остающейся части аксона к нейронному сома и ядру, приводя к новому образцу активности гена.
Команде Тейлора удалось заблокировать активность гена нейрона, дабы не допустить древовидную повышенную возбудимость и потерю позвоночника.Тейлор и сотрудники проанализировали, как активность гена изменилась прежде и по окончании axotomy. Многократные гены были поменяны по окончании axotomy.
Деятельность для одного из этих генов, кодируя белок, названный netrin-1, была быстро уменьшенной. Отдельный анализ продемонстрировал подобное понижение netrin-1 в затронутых нейронах у крыс, аксоны которых от мозга до спинного мозга были сокращены. Совместно, эти результаты намекнули, что отсутствие netrin-1 имело возможность бы быть главным причиной, стимулируя нейронные трансформации по окончании axotomy.В то время, когда Тейлор и сотрудники добавили netrin-1 к axotomized нейронам, дабы вернуть белок обычным уровням – кроме того спустя два целых дня по окончании разъединения аксона – они нашли, что лечение скоро всецело поменяло всю древовидную большую часть и потерю позвоночника повышенной возбудимости.
«Разглядываемые нейроны более тесно напомнили непострадавшие средства управления», говорит Тейлор. «Это было открытием нанесения удара, и мы были поражены отыскать, что netrin-1 нормализовал и возбудимость и количество синапсов, кроме того в то время, когда прикладные дни по окончании травмы».Она добавила, «Мы на большом растоянии, но мы вправду сохраняем надежду перевести данный netrin-1, находящий на новую терапию.
Идеально, это сделало бы то, что gabapentin и связанные лекарства от травмы головы стремятся делать, лишь лучше и более совершенно верно».