გლიალური უჯრედები: ბევრად მეტი, ვიდრე ნეირონების წებო

ძალიან გავრცელებულია, რომ როდესაც ადამიანის ინტელექტზე ვსაუბრობთ, ჩვენ კონკრეტულად ვგულისხმობთ ძალიან სპეციფიკურ უჯრედების ტიპს: ნეირონებს. ამრიგად, ნორმალურია მონონევრონალის მოწოდება, ვინც დაბალ ინტელექტს დამამცირებლად მიაწერს. თუმცა, იდეა იმის შესახებ, რომ ტვინი არსებითად ნეირონების ნაკრების ტოლფასია, სულ უფრო ძველი ხდება.

ადამიანის ტვინი შეიცავს 80 მილიარდზე მეტ ნეირონს, მაგრამ ეს მხოლოდ ამ უჯრედების მთლიანი უჯრედების 15% -ს შეადგენს.

დარჩენილი 85% იკავებს მიკროსკოპული სხეულის სხვა ტიპს: ეგრეთ წოდებულ გლიალურ უჯრედებს.. მთლიანობაში, ეს უჯრედები ქმნიან ნივთიერებას, რომელსაც ეწოდება გლია ან ნეიროგლია, რომელიც ვრცელდება ნერვული სისტემის ყველა ჩაღრმავებაზე.

ამჟამად, გლია არის შესწავლის ერთ-ერთი დარგი, რომელსაც აქვს უდიდესი პროგრესი ნეირომეცნიერებაში, ეძებს გამოავლინოს მისი ყველა ამოცანა და ურთიერთქმედება, რომელსაც ისინი ახორციელებენ ისე, რომ ნერვული სისტემა მუშაობს ისე, როგორც მუშაობს. და ეს არის ის, რომ ამჟამად ტვინის გაგება შეუძლებელია გლიას მონაწილეობის გააზრების გარეშე.

გლიალური უჯრედების აღმოჩენა

ტერმინი ნეიროგლია შემოიღო 1856 წელს გერმანელმა პათოლოგმა რუდოლფ ვირჩოუმ. ეს არის სიტყვა, რომელიც ბერძნულად ნიშნავს "ნეირონულ (ნეირო) წებოს (გლია)", ვინაიდან მისი აღმოჩენის დროს ფიქრობდნენ, რომ ნეირონები ერთმანეთთან იყო დაკავშირებული და ნერვები ქმნიდა და ეს უფრო მეტია ვიდრე აქსონი ეს იყო უჯრედების კოლექცია ნეირონის ნაწილის ნაცვლად. ამ მიზეზის გამო, ჩათვალეს, რომ ეს უჯრედები, რომლებიც მათ ნეირონების მახლობლად იპოვნეს, ნერვის სტრუქტურაში დასახმარებლად და მათ შორის კავშირის გასაადვილებლად იყო. მოკლედ, საკმაოდ პასიური და დამხმარე როლი.

1887 წელს ცნობილმა მკვლევარმა სანტიაგო რამონ ი კახალმა დაასკვნა, რომ ნეირონები იყო დამოუკიდებელი ერთეულები და რომლებიც სხვებისგან გამოყოფილი იყო მცირე სივრცით, რომელიც შემდეგ გახდა ცნობილი Რა სინაფსური სივრცე. ეს ემსახურებოდა იმ აზრს, რომ აქსონები უფრო მეტია, ვიდრე მხოლოდ ნერვული უჯრედების ნაწილები. ამასთან, გლიალური პასიურობის იდეა დარჩა. დღეს, დადგენილია, რომ მისი მნიშვნელობა გაცილებით მეტია ვიდრე ადრე იყო ნავარაუდევი.

გარკვეულწილად, ირონიულია, რომ ნეიროგლიას სახელი ეწოდა. მართალია, ეს სტრუქტურაში ნამდვილად ეხმარება, მაგრამ არა მხოლოდ ასრულებს ამ ფუნქციას, არამედ ისინი ასევე თქვენს დაცვას, შეკეთებას დაზიანება, ნერვის იმპულსის გაუმჯობესება, ენერგიის შეთავაზება და ინფორმაციის ნაკადის კონტროლიც კი, სხვა მრავალ ფუნქციებთან ერთად აღმოაჩინეს. ისინი ნერვული სისტემის მძლავრი იარაღია.

გლიალური უჯრედების ტიპები

ნევროგლია წარმოადგენს სხვადასხვა ტიპის უჯრედების ერთობლიობას, რომელთა საერთოა ის, რომ ისინი ნერვულ სისტემაში გვხვდება და ნეირონები არ არის.

გლიალური უჯრედები საკმაოდ ბევრია, მაგრამ მე ყურადღებას გავამახვილებ იმ ოთხ კლასზე უფრო მნიშვნელოვნად განიხილება, აგრეთვე ყველაზე გამოჩენილი ფუნქციების ახსნისას დღეს როგორც უკვე ვთქვი, ნეირომეცნიერების ეს დარგი ყოველდღე უფრო წინ მიიწევს და აუცილებლად მომავალში იქნება ახალი დეტალები, რომლებიც დღეს უცნობია.

1. შვანის უჯრედები

ამ გლიას უჯრედის სახელი მისი აღმომჩენის საპატივცემულოდ არის თეოდორე შვან, რომელიც ყველაზე უკეთ ცნობილია, როგორც უჯრედების თეორიის ერთ-ერთი მამა. ამ ტიპის გლიური უჯრედი ერთადერთი გვხვდება პერიფერიულ ნერვულ სისტემაში (PNS), ანუ ნერვებში, რომლებიც მთელს სხეულში გადის.

ცხოველებში ნერვული ბოჭკოების ანატომიის შესწავლის დროს შვანმა დააფიქსირა ზოგიერთი უჯრედები, რომლებიც აქსონის გასწვრივ იყო მიმაგრებული და ისეთი პატარა შეგრძნებას აძლევდა "მარგალიტი"; ამის მიღმა მან მათ მეტი მნიშვნელობა არ მიანიჭა. მომავალ კვლევებში აღმოჩნდა, რომ ეს მიკროსკოპული მძივის ფორმის ელემენტები სინამდვილეში იყო მიელინის გარსი, მნიშვნელოვანი პროდუქტი, რომელიც წარმოქმნის ამ ტიპის უჯრედებს.

მიელინი არის ლიპოპროტეინი, რომელიც უზრუნველყოფს იზოლაციას აქსონის ელექტრული იმპულსის წინააღმდეგეს არის ის, რომ ის საშუალებას აძლევს მოქმედების პოტენციალს უფრო მეტხანს და მეტ მანძილზე ჰქონდეს დაცვა, რაც ელექტრო კადრებს უფრო სწრაფად მიდის და არ იფანტება ნეირონის მემბრანაში. ეს არის ის, რომ ისინი რეზინის მსგავსად მოქმედებენ კაბელზე.

შვანის უჯრედები მათ აქვთ სხვადასხვა ნეიროტროფიული კომპონენტის გამოყოფის უნარი, მათ შორის "ნერვის ზრდის ფაქტორი" (NCF), ნერვულ სისტემაში აღმოჩენილი ზრდის პირველი ფაქტორია. ეს მოლეკულა ემსახურება ნეირონების ზრდის სტიმულირებას განვითარების დროს. გარდა ამისა, ვინაიდან ამ ტიპის ნეიროგლია გარს შემოივლის მილის მსგავსად, მას ასევე აქვს გავლენა იმ მიმართულებით, სადაც ის უნდა გაიზარდოს.

ამის მიღმა დაინახა, რომ როდესაც PNS– ის ნერვი დაზიანდა, FCN გამოიყოფა ისე, რომ ნეირონმა შეიძლება გაიზარდოს და აღადგინოს თავისი ფუნქციონირება. ეს ხსნის პროცესს, რომლის დროსაც ქრება დროებითი დამბლა, რომელსაც კუნთები ცრემლსადენი აწუხებთ.

შვანის სამი განსხვავებული უჯრედი

ადრეული ანატომისტებისთვის შვანის უჯრედებში განსხვავება არ არსებობდა, მაგრამ მიღწევებთან შედარებით მიკროსკოპმა შეძლო სამი განსხვავებული ტიპის დიფერენცირება, სტრუქტურებისა და ფუნქციების კარგად განსაზღვრა დიფერენცირებული. ის, რასაც მე აღწერს, არის "მიელინური", ვინაიდან ისინი წარმოქმნიან მიელინს და ყველაზე გავრცელებულია.

თუმცა, ნეირონებში მოკლე აქსონით გვხვდება შვანის უჯრედის სხვა სახეობა, რომელსაც "არამიმელინირებულს" უწოდებენრადგან იგი არ წარმოქმნის მიელინის გარსებს. ეს უფრო დიდია ვიდრე წინა და შიგნით ერთდროულად ერთზე მეტ აქსონს ათავსებს. როგორც ჩანს, ისინი არ წარმოქმნიან მიელინის გარსებს, რადგან საკუთარი მემბრანით იგი უკვე ემსახურება იზოლაციას ამ პატარა აქსონებისთვის.

ნეიროგლიის ამ ფორმის ბოლო ტიპი გვხვდება ნეირონებსა და კუნთებს შორის სინაფსში. ისინი ცნობილია როგორც ტერმინალური ან პერიისნაფსური შვანის უჯრედები. (სინაფსს შორის). მისი ამჟამინდელი როლი გამოვლინდა მონრეალის უნივერსიტეტის ნეირობიოლოგის, რიჩარდ რობიტაილის მიერ ჩატარებულ ექსპერიმენტში. ტესტი შედგებოდა იმაში, რომ ამ უჯრედებს ყალბი მესინჯერი დაემატა, თუ რა მოხდა. შედეგი იყო ის, რომ კუნთის მიერ გამოხატული რეაქცია შეიცვალა. ზოგიერთ შემთხვევაში შემცირდა შეკუმშვა, ზოგიერთ შემთხვევაში შემცირდა. დასკვნა იყო ის ამ ტიპის გლია არეგულირებს ინფორმაციის ნაკადს ნეირონსა და კუნთს შორის.

2. ოლიგოდენდროციტები

ცენტრალურ ნერვულ სისტემაში (ცნს) არ არსებობს შვანის უჯრედები, მაგრამ ნეირონებს აქვთ მიელინის საფარის სხვა ფორმა გლიალური უჯრედების ალტერნატიული ტიპის წყალობით. ეს ფუნქცია ხორციელდება აღმოჩენილია ნეიროგლიების დიდი ტიპებიდან ბოლოს: ოლიგოდენდროციტების მიერ წარმოქმნილი.

მათი სახელი აღნიშნავს, თუ როგორ აღწერეს ისინი პირველი ანატომიებმა, რომლებმაც ისინი იპოვნეს; უჯრედი, რომელსაც აქვს მცირე ზომის გაფართოებები. მაგრამ სიმართლე ისაა, რომ სახელი მათ დიდად არ ახლავს, რადგან გარკვეული დროის შემდეგ, რამონის და კაჟალმა, პიო დელ რიო-ჰორტეგამ შეიმუშავა იმ დროისთვის გამოყენებული ლაქის გაუმჯობესება და გამოავლინა ჭეშმარიტი მორფოლოგია: უჯრედი, რომელსაც აქვს რამდენიმე გრძელი გაფართოება, მკლავების მსგავსი.

მიელინი ცნს-ში

ოლიგოდენდროციტებსა და მიელინირებულ შვანის უჯრედებს შორის ერთი განსხვავება ისაა, რომ პირველი არ ახვევს აქსონს თავისი სხეულით, მაგრამ ისინი ამას გრძელი გაფართოებით აკეთებენ, თითქოს რვაფეხას საცეცები იყვნენდა სწორედ მათი საშუალებით გამოიყოფა მიელინი. გარდა ამისა, ცელზში მიელინი მხოლოდ ნეირონის გამოსაყოფად არ არის.

როგორც მარტინ შვაბმა აჩვენა 1988 წელს, მიელინის დაგროვება აქსონზე კულტურულ ნეირონებში აფერხებს მათ ზრდას. ახსნის ძებნის შემდეგ, შვაბმა და მისმა გუნდმა შეძლეს მიელინის რამდენიმე ცილის გაწმენდა, რომლებიც ამ ინჰიბირებას იწვევს: Nogo, MAG და OMgp. სასაცილო ის არის, რომ უკვე ჩანს, რომ ტვინის განვითარების ადრეულ ეტაპზე, MAG ცილა მიელინი ასტიმულირებს ნეირონის ზრდას, ინვერსიულ ფუნქციას ასრულებს ნეირონის შიგნით მოზრდილები. ამ ინჰიბირების მიზეზი საიდუმლოებაა, მაგრამ მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ მისი როლი მალე გახდება ცნობილი.

90-იან წლებში ნაპოვნი კიდევ ერთი ცილა გვხვდება მიელინში, ამჯერად სტენლი ბ. Prusiner: Prion Protein (PrP). მისი ფუნქცია ნორმალურ მდგომარეობაში უცნობია, მაგრამ მუტირებულ მდგომარეობაში ხდება პრიონი და წარმოქმნის კრეუტცფელდტ-იაკობის დაავადების ვარიანტს, რომელიც საყოველთაოდ ცნობილია როგორც ძროხის დაავადება გიჟი. პრიონი არის ცილა, რომელიც მოიპოვებს ავტონომიას, აინფიცირებს გლიას ყველა უჯრედს, რომელიც წარმოქმნის ნეიროდეგენერაციას.

3. ასტროციტები

ამ ტიპის გლიალური უჯრედი აღწერილია რამონ კ კაჟალმა. ნეირონებზე დაკვირვების დროს მან შენიშნა, რომ ნეირონების მახლობლად არსებობდა სხვა უჯრედებიც, ვარსკვლავის ფორმის; აქედან მომდინარეობს მისი სახელი. ის მდებარეობს ცნს-ში და მხედველობის ნერვთან და, შესაძლოა, ერთ-ერთი გლიაა, რომელიც უფრო მეტ ფუნქციებს ახორციელებს. მისი ზომა ორ-ათჯერ მეტია ვიდრე ნეირონის და მას აქვს ძალიან მრავალფეროვანი ფუნქციები

სისხლის ტვინის ბარიერი

სისხლი არ ჩაედინება პირდაპირ ცნს-ში. ეს სისტემა დაცულია სისხლის ტვინის ბარიერით (BBB), ძალიან შერჩევითი გამტარი გარსით. ასტროციტები მასში აქტიურად მონაწილეობენ, ფილტრის გაფილტვრა, თუ რა შეიძლება დაემართოს მეორე მხარეს და რა არა. ძირითადად, ისინი იძლევიან ჟანგბადის და გლუკოზის შეყვანას, რომ შეძლონ ნეირონების გამოკვება.

მაგრამ რა მოხდება, თუ ეს ბარიერი დაზიანდა? იმუნური სისტემის მიერ წარმოქმნილი პრობლემების გარდა, ასტროციტების ჯგუფები მიდიან დაზიანებულ ადგილას და უერთდებიან ერთმანეთს, შექმნან დროებითი ბარიერი და აჩერებენ სისხლდენას.

ასტროციტებს აქვთ სინთეზის უნარი ბოჭკოვანი ცილა, რომელიც ცნობილია როგორც GFAP, რომლითაც ისინი იძენენ სიმტკიცეს, გარდა ამისა გამოყოფენ სხვას, რასაც მოჰყვება ცილები, რაც მათ საშუალებას აძლევს მიიღონ გაუვალი. პარალელურად, ასტროციტები გამოყოფენ ნეიროტროფებს, რეგიონში რეგენერაციის სტიმულირებისთვის.

კალიუმის ბატარეის დატენვა

ასტროციტების კიდევ ერთი აღწერილი ფუნქციაა მათი მოქმედება მოქმედების პოტენციალის შენარჩუნებაში. როდესაც ნეირონი წარმოქმნის ელექტრულ იმპულსს, იგი აგროვებს ნატრიუმის იონებს (Na +), რომ გარედან უფრო პოზიტიური გახდეს. ეს პროცესი, რომლითაც ხდება ნეირონების გარეთ და შიგნით ელექტრული მუხტების მანიპულირება, წარმოქმნის მდგომარეობას, რომელსაც ეწოდება დეპოლარიზაცია, რაც იწვევს ელექტრო იმპულსებს, რომლებიც მოძრაობენ ნეირონის გავლით, დაიბადებიან მანამ, სანამ ისინი სინაფსურ სივრცეში არ დასრულდება. თქვენი მოგზაურობის დროს, ფიჭური გარემო ყოველთვის ეძებს წონასწორობას ელექტრულ მუხტში, ამიტომ ამ დროს იგი კარგავს კალიუმის იონებს (K +), გარეუჯრედულ გარემოსთან გათანაბრება.

ეს რომ ყოველთვის მომხდარიყო, ბოლოს და ბოლოს შეიქმნებოდა კალიუმის იონების გაჯერება, რაც ნიშნავს, რომ ეს იონები შეწყვეტენ ნეირონის დატოვებას და ეს გამოიწვევს უჯრედის წარმოქმნის შეუძლებლობას ელექტრული იმპულსი. ეს არის სადაც ასტროციტები სურათზე, ვინ ისინი შთანთქავენ ამ იონებს შიგნით, რომ გაასუფთაონ უჯრედუჯრედული სივრცე და დაუშვან მეტი კალიუმის იონების გამოყოფა. ასტროციტებს დატენვის პრობლემა არ აქვთ, ვინაიდან ისინი ელექტრული იმპულსებით არ ურთიერთობენ.

4. მიკროგლია

ნეიროგლიის ოთხი ძირითადი ფორმიდან ბოლოა მიკროგლია.. ეს აღმოაჩინეს ოლიგოდენდროციტებზე ადრე, მაგრამ ფიქრობდნენ, რომ ეს სისხლძარღვებიდან მოდის. იგი იკავებს ცნს-ის გლიების მოსახლეობის 5-დან 20 პროცენტსდა მისი მნიშვნელობა ემყარება იმ ფაქტს, რომ იგი წარმოადგენს ტვინის იმუნური სისტემის საფუძველს. ჰემატოენცეფალური ბარიერის დაცვით დაუშვებელია უჯრედების თავისუფალი გავლა და ეს მოიცავს იმუნური სისტემის უჯრედებს. ამრიგად, ტვინს საკუთარი თავდაცვის სისტემა სჭირდება და ამას ამ ტიპის გლია ქმნის.

ცნს იმუნური სისტემა

ეს გლიას უჯრედი ძალზე მობილურია, რაც საშუალებას აძლევს მას სწრაფად მოახდინოს რეაგირება ცნს-ში არსებულ ნებისმიერ პრობლემაზე. მიკროგლიებს აქვთ დაზიანებული უჯრედების, ბაქტერიებისა და ვირუსების შთანთქმის, აგრეთვე რიგი ქიმიური საშუალებების გამოყოფის შესაძლებლობა, რომლითაც მათ შეუძლიათ ბრძოლა დამპყრობლებთან. მაგრამ ამ ელემენტების გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს ზიანის მიყენება, ვინაიდან ის ასევე ტოქსიკურია ნეირონებისათვის. ამიტომ, დაპირისპირების შემდეგ, მათ მოუწევთ ნეიროტროფული ასტროციტების წარმოება დაზარალებული ტერიტორიის რეგენერაციის გასაადვილებლად.

მანამდე მე ვისაუბრე BBB– ს დაზიანებაზე, პრობლემაზე, რომელიც ნაწილობრივ წარმოიქმნება მიკროგლიების გვერდითი მოვლენებით, როდესაც ლეიკოციტები გადადიან BBB– ს და ტვინში შედიან. ცნს-ის ინტერიერი ახალი სამყაროა ამ უჯრედებისათვის და ისინი ძირითადად რეაგირებენ უცნობად, თითქოს ეს საფრთხეს წარმოადგენს, რის შედეგადაც ხდება იმუნური რეაქცია მის წინააღმდეგ. მიკროგლია იწყებს თავდაცვას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს "სამოქალაქო ომი", რაც დიდ ზიანს აყენებს ნეირონებს.

კომუნიკაცია გლიასა და ნეირონებს შორის

როგორც უკვე ნახეთ, გლიას უჯრედები ასრულებენ მრავალფეროვან დავალებებს. მაგრამ ნაწილი, რომელიც არ იყო ნათელი, არის თუ არა ნეირონები და გლია ერთმანეთთან. პირველმა მკვლევარებმა უკვე გააცნობიერეს, რომ გლია ნეირონებისგან განსხვავებით არ წარმოქმნის ელექტრულ იმპულსებს. მაგრამ ეს შეიცვალა, როდესაც სტივენ ჯ. სმიტმა შეამოწმა, როგორ ურთიერთობენ ისინი, როგორც ერთმანეთთან, ასევე ნეირონებთან.

სმიტს ჰქონდა ინტუიცია, რომ ნეიროგლია იყენებს კალციუმის იონს (Ca2 +) ინფორმაციის გადასაცემად, ვინაიდან ამ ელემენტს ყველაზე ხშირად იყენებენ უჯრედები. რატომღაც, ის და მისი თანაგუნდელები აუზში გადახტა ამ რწმენით (ბოლოს და ბოლოს, იონის "პოპულარობა" არც მის კონკრეტულ ფუნქციებზე გვეუბნება), მაგრამ მათ ეს სწორად მიიღეს.

ამ მკვლევარებმა შექმნეს ექსპერიმენტი, რომელიც შედგებოდა ასტროციტების კულტურისგან, რომელსაც დაემატა ფლუორესცენტული კალციუმი, რაც საშუალებას აძლევს მათი პოზიცია ნახონ ფლუორესცენტული მიკროსკოპით. გარდა ამისა, მან დაამატა შუა ნაწილში ძალიან გავრცელებული ნეიროგადამცემი გლუტამატი. შედეგი დაუყოვნებელი იყო. ათი წუთის განმავლობაში მათ შეძლეს დაენახათ, როგორ შემოვიდა ფლუორესცენტი ასტროციტებში და ისე იმოძრავეს უჯრედებს შორის, როგორც ეს ტალღა იყო. ამ ექსპერიმენტით მათ აჩვენეს, რომ გლია ურთიერთობს ერთმანეთთან და ნეირონთან, ვინაიდან ნეიროტრანსმიტერის გარეშე ტალღა არ იწყება.

უახლესი ცნობილი გლიალური უჯრედების შესახებ

უფრო ბოლოდროინდელი გამოკვლევების შედეგად, გლიამ აღმოაჩინა ყველა სახის ნეიროტრანსმიტერები. გარდა ამისა, როგორც ასტროციტებს, ისე მიკროგლიებს აქვთ ნეიროტრანსმიტერების წარმოების და გამოთავისუფლების შესაძლებლობა (თუმცა ამ ელემენტებს გლიოტრანსმიტერებს უწოდებენ, რადგან ისინი წარმოიქმნება გლიაში), რაც გავლენას ახდენს სინაფსებზე ნეირონები.

ამჟამინდელი სასწავლო სფერო იხილავს სადაც გლიას უჯრედები გავლენას ახდენენ ტვინის მთლიან ფუნქციაზე და რთულ ფსიქიკურ პროცესებზე, Რა სწავლა, მოგონება ან ოცნება.