Biologer viser, at det, en neuron kan, er en funktion af mekanisk kontekst

Neuroner, de grundlæggende enheder i nervesystemet, er meget tilpasningsdygtige celler, der kan ændre deres struktur og funktion som reaktion på deres omgivelser. Dette fænomen, kendt som neuronal plasticitet, er afgørende for indlæring, hukommelse og andre kognitive processer. Selvom det er velkendt, at neuroner påvirkes af elektriske og kemiske signaler, tyder ny forskning på, at mekaniske kræfter også spiller en afgørende rolle i udformningen af ​​neuronal adfærd.

I en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet "Neuron" undersøgte et team af biologer fra University of California, San Francisco (UCSF) ledet af Dr. Catherine Dulac rollen af ​​mekaniske kræfter i udformningen af ​​neuronal funktion. De fokuserede på en specifik type neuron i musehjernen kaldet en mitralcelle, som er ansvarlig for at behandle olfaktoriske informationer.

Ved at bruge en kombination af avancerede billeddannelsesteknikker og biofysiske analyser fandt forskerne ud af, at stivheden af ​​den ekstracellulære matrix (ECM), 3D-stilladset, der omgiver og understøtter celler, påvirker mitralcellernes adfærd. Da ECM var stivere, havde mitralceller øget excitabilitet og dannede flere synapser, de krydsninger, hvor neuroner kommunikerer med hinanden. Omvendt, når ECM var blødere, havde mitralcellerne nedsat excitabilitet og dannede færre synapser.

Forskerne opdagede også, at stivheden af ​​ECM direkte påvirker aktiviteten af ​​en nøglemolekylær vej kaldet RhoA-vejen, som er kendt for at regulere celleform, motilitet og adhæsion. Ved at modulere stivheden af ​​ECM kunne forskerne kontrollere aktiveringen af ​​RhoA-vejen og dermed manipulere mitralcellernes funktion.

Disse resultater tyder på, at mekaniske kræfter spiller en væsentlig rolle i udformningen af ​​neuronal adfærd og kredsløbsdannelse i hjernen. Ved at forstå, hvordan mekaniske kræfter påvirker neuronernes funktion, kan forskere få ny indsigt i udviklingen og behandlingen af ​​neurologiske lidelser såsom autismespektrumforstyrrelser og skizofreni, som er karakteriseret ved abnorm neuronal forbindelse og funktion.

Ud over at give et nyt perspektiv på neuronal plasticitet, fremhæver denne undersøgelse også vigtigheden af ​​tværfaglig forskning. Ved at kombinere teknikker fra biologi, fysik og ingeniørvidenskab var forskerne i stand til at afdække et skjult lag af kompleksitet i neuronal funktion, som tidligere var blevet overset. Denne konvergens af discipliner vil sandsynligvis drive fremtidige fremskridt i vores forståelse af hjernen og dens lidelser.