Neuronen kunnen niet alleen communiceren via direct contact, wetenschappers hebben een nieuwe vorm van neurale communicatie ontdekt.
Wetenschappers denken dat ze een voorheen onbekende vorm van neurale communicatie hebben geïdentificeerd. Signalen reizen door hersenweefsel en kunnen ook draadloos van het ene deel van de hersenen naar het andere gaan, zelfs als ze operatief van elkaar gescheiden zijn.
De ontdekking biedt een radicaal nieuwe verklaring voor hoe neuronen met elkaar kunnen communiceren. Dit is een onverklaard proces dat niets te maken heeft met conventionele mechanismen zoals synaptische transmissie, axonaal transport en gap junctions.
"We begrijpen de implicaties van deze ontdekking nog niet volledig", zegt neuro- en biomedisch ingenieur Dominique Durand van Case Western Reserve University. "Maar we realiseren ons dat dit een compleet nieuwe vorm van communicatie in de hersenen is en zijn nogal verrast door onze ontdekking."
Wetenschappers weten al decennia dat er langzame ritmische golven van neurale oscillaties, theta-ritme, in de hersenen zijn. Hun doel was niet duidelijk, maar ze worden tijdens de slaap waargenomen in de cortex en hippocampus en spelen vermoedelijk een rol bij het versterken van herinneringen.
"De functionele betekenis van dit langzame ritme in het perineuronale netwerk blijft een mysterie", legt neurowetenschapper Clayton Dickinson van de Universiteit van Alberta uit. Hij was niet betrokken bij het onderzoek, maar nam in een apart artikel deel aan de discussie.
"Deze vraag", vervolgt Dickinson, "kan worden opgelost als de cellulaire en intercellulaire mechanismen die aan dit fenomeen ten grondslag liggen, duidelijk zijn." Daartoe onderzochten Durant en zijn collega's in vitro langzame ritmische activiteit door hersengolven te bestuderen in hippocampale plakjes verkregen van onthoofde muizen.
Ze ontdekten dat deze langzame, ritmische activiteit elektrische velden kan genereren die op hun beurt naburige cellen activeren. Zo ontstaat een vorm van neurale communicatie zonder chemische synaptische transmissie en gap junctions.
Promotie video:
"We weten al heel lang van deze golven, maar niemand kon hun exacte doel uitleggen en niemand dacht dat ze zichzelf konden voortplanten", zegt Durant.
Neurale activiteit kan worden gereguleerd, versterkt of geblokkeerd door zwakke elektrische velden toe te passen, en heeft als analoog een andere manier van cellulaire communicatie die epaptische transmissie wordt genoemd.
De meest radicale bevinding van het onderzoek was dat elektrische velden neuronen kunnen activeren, zelfs als ze volledig uit elkaar worden gescheurd in doorgesneden hersenweefsel, op voorwaarde dat de twee delen fysiek dicht bij elkaar blijven.
"Om er zeker van te zijn dat de plak volledig was afgesneden, werden de twee stukken gescheiden en vervolgens weer vastgemaakt, en werd een duidelijke opening waargenomen onder de operatiemicroscoop", leggen de auteurs uit in het artikel.
De langzame ritmische activiteit van de hippocampus kan inderdaad een gebeurtenis aan de andere kant van het stuk genereren, ondanks de volledige snede tussen de twee stukken.
Als je denkt dat dit vreemd klinkt, wees dan niet verbaasd, je bent niet de enige die dat denkt. De beoordelingscommissie in The Journal of Physiology, waar de studie werd gepubliceerd, stond erop dat de experimenten werden herhaald voordat ze ermee instemde deze te publiceren.
Durant en zijn collega's voldeden gewetensvol aan deze eis, zich volledig bewust van deze voorzichtigheid, aangezien zij zelf de ongekende vreemdheid van de resultaten van hun waarnemingen beseften.
"Dit was een keerpunt", zegt Durant, "voor ons en voor alle wetenschappers die we hierover hebben gecommuniceerd. Maar elk experiment dat we probeerden te testen, bevestigde alleen onze resultaten."
Het zal nog veel meer onderzoek vergen om erachter te komen of deze zelfde vorm van neurale communicatie voorkomt in het menselijk brein. Het vereist ook het bestuderen van welke functie het vervult. Tot nu toe blijft dit een schokkend feit.
"Het valt nog te bezien", zegt Dixon, "of de resultaten verband houden met het langzame, spontane ritme dat wordt waargenomen in de cortex en het hippocampusweefsel tijdens slaap en slaapachtige toestanden."
Lina Medvedeva
