Entdeckung-Herausforderungen auf die wichtige Gehirnfunktion denken

Eine neue Studie stellt fest, dass eine Zelle einmal geglaubt, um Neuronen dienen stattdessen die entscheidende Funktion der Blutfluss im Gehirn zu regulieren durchführen kann.

Die Entdeckung fordert eine grundlegende Annahme in den Neurowissenschaften und hätte Auswirkungen auf die Gehirn-Scans zu interpretieren und verstehen, was während der Hirn-Trauma und Alzheimer-Krankheit auftritt.

Sauerstoff ist der wichtigste Brennstoff biologischer Zellen. Es wird im ganzen Körper durch den Blutkreislauf transportiert. Nicht überraschend, das Gehirn ist eine der am meisten gefräßige Verbraucher von Sauerstoff, und eine grundlegende Annahme in den Neurowissenschaften ist, dass je aktiver eine Gehirnregion ist, je mehr Sauerstoff (und somit Blut) seinen Nervenzellen benötigen.

Diese Annahme bildet die Grundlage für hochentwickeltes Gehirn bildgebende Verfahren wie PET und funktionelle MRT-Untersuchungen. Durch das Scannen des Gehirns während Themen bestimmte Aufgaben durchführen, haben Wissenschaftler spezialisierten Gehirnregionen für Dinge wie Emotion oder Sprache lokalisieren konnte.

Sternförmige Gehirnzellen namens Astrocyten wurden traditionell als Zimmermädchen-Zellen, die dazu beigetragen das Gehirn unter der Leitung der Neuronen ernähren gedacht. Die neue Studie ergab, dass die Astrocyten Blutfluss direkt kontrollieren können, ohne.

Zimmermädchen-Pflicht

"Neuronen sind völlig abhängig von Astrozyten für ihr Überleben", sagte Maiken Nedergaard, Neurowissenschaftler an der University of Rochester in New York, Prüfärztin der Studie. "Weil sie so, für die synaptische Funktion [die Fähigkeit spezialisiert sind zu verbinden und schaffen Erinnerungen] haben sie verloren, viele der grundlegenden Mechanismen, die meisten Zellen haben zu überleben."

Astrozyten produzieren fettähnliche Lipid Neuronen zur Erstellung ihrer äußeren Membranen und sie produzieren auch Glutamat, die am häufigsten vorkommenden Neurotransmitter im Nervensystem und einer der wichtigsten Botenstoffe im Gehirn.

Neue Experimente, ergab jedoch, dass Astrozyten Verbindungen mit den Blutgefäßen bilden und den Fluss von Nährstoffen, Sauerstoff, zu Neuronen einschließlich Steuern. Wenn die Aktivität des Gehirns steigt, auslösen Neuronen Astrozyten um Kalzium, freigeben, die wiederum andere Botenstoffe beeinflusst, die Blutgefäße zu erweitern oder Vertrag verursachen können.

Von Anfang bis Ende dauert der Vorgang etwa 1 Sekunde.

"Das ist erstaunlich; keine anderen Organe ihre Durchblutung so schnell steigern können", sagt Nedergaard.

Während Neuronen und Astrozyten in der Regel eng miteinander arbeiten, wirft die neue Erkenntnis die Möglichkeit, dass es vorkommen kann, wenn Astrozyten Blutfluss auf eigene ohne Aufforderung von Neuronen zu erhöhen.

"Wenn wir Blutfluss messen, kann es sein, dass wir nicht die Aktivität der Neuronen so viel wie die Astrozyten messen," sagt Nedergaard.

Implikationen für Krankheit

Wenn Astrocyten so wichtig sind, können dann vermutlich mehr schief gehen wenn sie beschädigt sind oder nicht mehr funktionieren.

"Sie es als schlechte Haushälterin betrachten können," sagte Nedergaard. "Es ist nicht in der Lage, das Abendessen zu dienen [und] Es ist nicht in der Lage das Abfallprodukt zu entfernen."

Nedergaard glaubt, dass fehlerhafte Astrozyten helfen können erklären das medizinische Geheimnis warum Blutgefäße im Gehirn beginnen, nach Hirn-Trauma zu verengen. Blutungen im Gehirn auftritt, beginnen roten Blutkörperchen zerfallen und Eisen.

Eisen ist ein potenter Auslöser für Calcium Release in Astrozyten und kann somit Blutfluss im Gehirn beeinflussen.

"Was wir glauben, ist, dass nach Hirn-Trauma, die Astrozyten so abnormal sind, dass sie Verbindungen, die freisetzen [Blutgefäße] eher als Dilatation sie verengen," sagte Nedergaard LiveScience.

Die Feststellung könnte auch wichtige Implikationen für die Alzheimer-Krankheit haben.

Die klassischen Symptome von Gedächtnisverlust und mit Alzheimer-Demenz sind das Ergebnis von Neuronen, die über einen Zeitraum von Jahren sterben. Gehirn-Scans von Alzheimer-Patienten zeigen verminderte Durchblutung kritische Teile des Gehirns, und Ärzte sind immer davon ausgegangen, dass dies war, da gab es weniger Nachfrage nach Blut, denn es weniger Neuronen gab ernähren.

Das neue Ergebnis könnte bedeuten, dass die Alzheimer Krankheit betrifft vor allem Astrozyten und nicht Neuronen, Blutfluss zum Gehirn nicht verringert wird, da die Neuronen sterben, aber, dass die Neuronen sterben, denn es gibt verringerte Durchblutung.

"Es kann sein, dass aus irgendeinem Grund Astrozyten ihren Job nicht richtig machen, und dann Blut fließen sinkt", sagt Nedergaard. "Dies könnte zum Absterben der Neuronen, die aus einem Mangel an Nährstoffen, verhungern würde, da die Neuronen der Astrozyten für ihr Überleben hängt führen."

Der Befund war in einer aktuellen Online-Version der Zeitschrift Nature Neurosciencedetailliert.

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