Un articolo pubblicato negli atti dell'Accademia delle Scienze nazionale prevede la prova ben fondata per un tipo novello di comunicazione fra le cellule di nervo nel cervello. I risultati possono avere attinenza per la prevenzione ed il trattamento dell'epilessia e possibilmente nell'esplorazione di altre funzioni delle funzioni del cervello, dai processi creativi di pensiero con malattie mentali quale la schizofrenia.
Il lavoro è stato realizzato insieme dagli scienziati al centro medico di SUNY Downstate a Brooklyn, New York; Università di Stato del Colorado in Collins forte, Colorado; Scuola di Medicina di monte Sinai a Manhattan, New York; e l'università di Newcastle nel Regno Unito. L'autore importante era il Dott. Farid Hamzei-Sichani, un allievo di MD/PhD al centro medico di Downstate, funzionante nel laboratorio di Roger Traub, il MD, professore della fisiologia e della farmacologia e della neurologia a SUNY Downstate. |
|
|
Epilessia -- un gruppo di disordini caratterizzati dall'avvenimento ricorrente dei grippaggi spontanei -- influenze approssimativo a metà di un per cento della popolazione degli Stati Uniti e un'più alta percentuale ancora in pæsi in via di sviluppo. In circa un terzo dei pazienti, i grippaggi non sono controllati correttamente dai trattamenti disponibili. I problemi possono presentare nella capacità dei pazienti di funzionare nel paese e nella società.
I grippaggi epilettici sono considerati abitualmente per riflettere uno squilibrio fra la capacità delle cellule di nervo di eccitare uno un altro, da un lato e di inibire uno un altro, da un lato. L'eccitazione e l'inibizione avvengono perché l'attività delle cellule di nervo conduce al rilascio dei prodotti chimici particolari -- neurotrasmettitori denominati -- alle giunzioni specializzate che sono chiamate “sinapsi chimiche„. I neurotrasmettitori si diffondono attraverso uno spazio molto piccolo fra le cellule di nervo ed allora legano alle proteine (chiamate “ricevitori„) su altre cellule di nervo. Legando di un neurotrasmettitore ad un ricevitore a sua volta causa l'eccitazione o l'inibizione nelle altre cellule di nervo.
Ciò è il modo della comunicazione “classico„ fra le cellule di nervo e si trova alla base di la maggior parte di comprensione corrente di come i muscoli di informazioni e di comandi di processi del cervello nel grippaggio di body.* A è presunto per accadere quando ci è troppa eccitazione sinaptica chimica e/o non abbastanza inibizione.
Ci è, tuttavia, un altro modo affinchè le cellule di nervo comunichi tra loro, denominato giunzioni di spacco. Le giunzioni di Gap permettono che la corrente elettrica scorra direttamente da una cellula un altro, senza coinvolgere il rilascio e la diffusione dei prodotti chimici del trasmettitore e che possono essere pensate a come “cortocircuiti„ il collegamento o il taglio attraverso le vie con cui le cellule comunicano normalmente.
Le giunzioni di Gap sono trovate in molte parti del corpo, quale il cuore. Le giunzioni di Gap fra le cellule di nervo più sono state studiate in più vecchi vertebrati (quale i pesci) ed in invertebrati (quali i leeches ed i granchi); ulteriormente, le giunzioni di spacco in mammiferi sono state studiate che esistono fra le cellule di nervo che producono l'inibizione -- cioè fra le cellule che soprattutto non sono coinvolte nei grippaggi epilettici. Le giunzioni di Gap fra le cellule eccitanti nel cervello mammifero non hanno non fa parte tradizionalmente del pensiero ai neuroscenziati.
Una fonte dell'idea che le giunzioni di spacco erano estremamente importanti nell'epilessia è venuto dalle osservazioni delle onde di cervello che sono registrate appena prima che un grippaggio comincia: queste onde possono accadere molto alle alte frequenze, 100 volte al secondo o persino più. Che l'osservazione ed altri esperimenti hanno effettuato in Europa che comincia 10 anni fa, principale uno degli autori dell'articolo di PNAS (Roger Traub, a SUNY Downstate) proporre un'ipotesi novella: cellule di quel nervo eccitanti -- le cellule più critiche nella generazione di grippaggi epilettici -- inoltre sono accoppiati insieme dalle giunzioni di spacco; cioè le giunzioni di spacco non sono limitate alle cellule che producono l'inibizione. Ancora, le giunzioni di spacco fra le cellule eccitanti sono state prevedute per accadere ad un posto inatteso: gli assoni delle cellule (l'assone è la parte della cellula che permette la propagazione di un segnale sopra le distanze lunghe). |
|
|
|
|
Una tal ipotesi era naturalmente discutibile. Gli scienziati hanno voluto vedere queste giunzioni proposte di spacco. Ma le giunzioni di spacco sono molto piccole e vederle richiedono l'uso di un microscopio elettronico, uno strumento in grado di risolvere i particolari strutturali che sono più piccoli della lunghezza d'onda di luce visibile -- particolari sulla scala dei dieci dei Angstroms (un Angstrom è approssimativamente il diametro di un atomo di idrogeno). L'applicazione del microscopio elettronico per esaminare le strutture molto piccole in cellule di nervo è un interesse speciale del Dott. Patrick Hof della Scuola di Medicina di monte Sinai, un altro degli autori di PNAS. Ancora, allo studio sulle giunzioni di spacco, l'uso del microscopio elettronico si associa spesso con le tecniche chimiche (dell'anticorpo) che permettono che si determini quali proteine sono presenti all'interno delle giunzioni. Tali tecniche sono state aperte la strada a dal Dott. John Rash dell'università di Stato del Colorado e si sono applicate dal Dott. Naomi Kamasawa nel laboratorio del Dott. Rash: entrambi sono inoltre autori dell'articolo di PNAS.
L'articolo di PNAS da Hamzei-Sichani ed altri prevede la prima prova al microscopio elettronico (o prova “ultrastrutturale„) per le giunzioni di spacco sugli assoni delle cellule di nervo eccitanti nel cervello mammifero. Le giunzioni di Gap a questo luogo, sugli assoni, si penserebbero che per fungere da cortocircuiti per i segnali del nervo e producano “la diafonia.„ I nuovi dati sollevano il problema provocatorio se la diafonia è una funzione della funzione normale del cervello.
Che cosa sono le implicazioni per l'epilessia " in primo luogo, più deve essere imparato circa la distribuzione delle giunzioni di spacco -- che cellule di nervo le hanno, dove sulle cellule sono hanno individuato e come essere hanno controllato in secondo luogo (cioè possono le giunzioni di spacco essere aperte o chiuse dai segnali chimici) “, più devono essere imparate circa esattamente come le giunzioni di spacco contribuiscono alle onde di cervello molto veloci che possono presage un grippaggio. E per concludere, deve essere determinato se attenuare o impedire queste onde di cervello molto veloci può impedire i grippaggi. Come è virtualmente sempre il caso in biomedicina, ogni scoperta genera l'esigenza di più esperimenti.
Che cosa è chiaramente il caso, tuttavia, è che un intero nuovo senso sta aprendosi nella comprensione delle origini dell'epilessia e nell'immaginare i nuovi metodi al trattamento ed alla prevenzione.
* Il modello classico di come le cellule cerebrali comunicano è stato messo avanti in 1943 da Warren McCulloch e Walter Pitts, quando i primi elaboratori digitali stavano prevedendi ed il modello di McCulloch-Pitts ha suggerito che le cellule cerebrali comunicassero ad un modo binario, rappresentato “da un 1„ per infornamento e “un 0„ per l'infornamento, molto come funzioni moderne del calcolatore.
Mentre è comune dire che un cervello mammifero funziona come un calcolatore, questa è un'idea in qualche modo difettosa, in parte perché l'osservazione dal laboratorio di Traub suggerisce che le giunzioni di spacco causino “il cortocircuiti„ come componente delle funzioni normali del cervello. (Il calcolatore reale di A non potrebbe funzionare se cortocircuiti.) È possibile che questi cortocircuiti nel cervello mammifero aumentino generalmente la funzione e l'adattamento del cervello all'ambiente, come consentendo il pensiero creativo, la combinazione dei fatti isolati nelle nuove idee.
Ulteriormente, Dott. Jeremy Coplan, un professore di psichiatria a SUNY Downstate -- ha proposto che l'eccessivo infornamento di questi circuiti lungo le giunzioni di spacco potesse svolgere un ruolo nella psicosi e nella mania.
Il Dott. Traub recentemente ha vinto il premio prestigioso di ricerca di Humboldt della Germania. Ha ricevuto il suo A.B. in 1967 nella matematica dall'Università di Princeton. Allora ha assistito all'Università della Pennsylvania in cui ha guadagnato un M.D. in 1972. Ha completato il suo internato nella medicina all'Università della Pennsylvania un l'anno più successivamente. In 1981 ha completato la sua residenza in neurologia all'istituto neurologico di New York.
Ha creato più di 100 articoli. Co-authored due libri: “Oscillazioni veloci in circuiti corticali con John G.R. Jefferys e miglia di A. Whittington, pressa 1999 del MIT; “Reti di un neurone dell'ippocampo„ con le miglia del Richard, pressa 1991 dell'Università di Cambridge. Sta lavorando oscillazioni corticali a nuovo libro “nella salute e nella malattia con le miglia A. Whittington. Quel libro sarà pubblicato l'anno prossimo dalla pressa dell'Università di Oxford. Per più di 30 anni, il Dott. Traub ha dedicato il suo lavoro a trovare un nuovo metodo per trattare e curare l'epilessia, una malattia che interessa più di 1 milione di persone negli Stati Uniti e milioni di più attraverso il mondo.
L'eruzione del John, un professore all'università di Stato del Colorado nell'istituto universitario di medicina veterinaria e di scienze biomediche, dirige l'unico laboratorio nel mondo che può direttamente visualizzare ed identifica le proteine nelle giunzioni di spacco dei neuroni e traccia la loro posizione esatta nel cervello. In più, il laboratorio ha inventato un sistema di tracciato complesso per segnare la posizione con esattezza esatta delle giunzioni di spacco sui diversi neuroni nel cervello. Eruzione e una squadra di ricercatori all'università all'interno di tecnologia sviluppata reparto di scienze biomediche per usare gli anticorpi per designare ed attaccare i branelli come bersaglio microscopici di oro alle proteine della giunzione di spacco. Altamente visibile sotto un microscopio elettronico, i branelli dell'oro confermano la presenza di giunzioni di spacco e simultaneamente identificano le proteine specifiche della giunzione di spacco. Il progetto di tracciato è necessario ingombrante ma da identificare le funzioni specifiche dei neuroni e delle loro cellule sostenenti. I ricercatori passare circa 100 ore che tracciano una replica ultrasottile della sezione del tessuto. La replica è circa la larghezza punti romano zero di periodi dei 12 stampati su pezzo di carta, ma la carta è più a strati 50.000 volte della replica.
Fonte: Dott. Roger Traub
Centro medico di SUNY Downstate
|
|
|
|
|
