Nowe poglądy na wygląd neuronów: sznur pereł czy gładka rura?

Niedawno opublikowane badanie podważa utrwalone od dziesięcioleci założenia dotyczące struktury aksonów — włókien nerwowych tradycyjnie przedstawianych jako gładkie, cylindryczne „przewody” przesyłające sygnały elektryczne od ciała komórki do jej zakończeń. Nowe wyniki, zaprezentowane w czasopiśmie Nature Neuroscience, sugerują, że aksony mogą w warunkach naturalnych przypominać sznur równomiernie rozmieszczonych, perłopodobnych zgrubień, a nie prostą „rurę”.

W opisywanym badaniu zastosowano metodę wysokociśnieniowego zamrażania neuronów myszy, która – zdaniem autorów – pozwala na dokładniejsze zachowanie naturalnej struktury komórkowej niż tradycyjne metody chemiczne. Zaobserwowano perłopodobne twory o średnicy około 200 nanometrów, regularnie rozmieszczone wzdłuż aksonów. Zgrubienia te autorzy badania określają mianem żylakowatości (ang. varicosities). Badacze uważają, że mogą one pełnić funkcję regulacyjną. Modelowanie matematyczne oraz pomiary elektrofizjologiczne wskazują, że gęściej upakowane „perły” spowalniają przewodzenie impulsów, natomiast rzadziej rozmieszczone zgrubienia mogą je przyspieszać. W efekcie subtelne zmiany w kształcie aksonów mogłyby wpływać na szybkość i precyzję przesyłania informacji, dostosowując się do różnorodnych wymagań „obliczeniowych” układu nerwowego.

Nie wszyscy naukowcy zgadzają się z tym podejściem. Niektórzy twierdzą, że obserwowane zgrubienia mogą być artefaktami związanymi z zastosowanymi technikami preparatyki. Wcześniejsze badania sugerują, że aksony mogą czasowo nabierać takiej struktury sznura pereł pod wpływem chorób lub stresu, po czym wracają do bardziej cylindrycznej postaci. Jednak autorzy najnowszych badań zwracają uwagę, iż podobne fenotypy obserwowano u różnych organizmów – od nicieni po żebropławy – co wskazuje na ewentualne ewolucyjne zachowanie tej cechy. Wstępne, nieopublikowane jeszcze dane sugerują ponadto, że „perełkowanie” może także występować w ludzkiej tkance nerwowej.

Odkrycie to skłania do ponownej oceny powszechnych poglądów na temat architektury aksonów oraz jej znaczenia dla funkcjonowania i adaptacji mózgu. Choć obecna technologia nie pozwala na bezpośrednią, dokładną obserwację takich struktur w żywym ludzkim mózgu, opisywane wyniki wskazują na konieczność doskonalenia metod badawczych. Pozostaje otwartym pytanie, czy i w jaki sposób subtelne zmiany morfologiczne aksonów mogą wpływać na ludzkie procesy myślowe i zdolności adaptacyjne układu nerwowego.

Źródło: Griswold, J. M. et al. (2024). Membrane mechanics dictate axonal pearls-on-a-string morphology and function. Nature Neuroscience. https://doi.org/10.1038/s41593-024-01813-1

Sofia Quaglia. (2024). Controversial study redraws classical picture of the neuron. AAAS Articles DO Group, 1084. https://www.science.org/content/article/controversial-study-redraws-classical-picture-neuron