Volgens nieuw onderzoek van de Oregon Health & Science University veroorzaakt een verwonding of ziekte die een relatief klein aantal hersencellen treft een kettingreactie die de activiteit over een enorm netwerk van neurale circuits stopt.
De bevindingen, die vandaag in het tijdschrift Neuron zijn gepubliceerd, kunnen helpen verklaren waarom mensen kunnen lijden aan tijdelijk maar ernstig verlies van cognitieve functie in geval van traumatisch hersenletsel of ziekte.
“Zelfs de zogenaamde omstanderneuronen die niet gewond of ziek zijn, kunnen voelen dat er een verwonding is geweest en hun functie radicaal veranderen”, zei senior auteur Marc Freeman, Ph.D., directeur van het Vollum Instituut bij OHSU. “Dat betekent dat het niet alleen de gebroken neuronen zijn die worden aangetast als je een zenuwstelsel verwondt – het zijn misschien alle neuronen.”
Onderzoekers deden de ontdekking door samen te werken met de fruitvlieg Drosophila, die ondanks zijn kleine formaat een goed ingeburgerd model is voor neurale netwerken bij mensen. Ze richtten zich op het axon, het draadachtige deel van een zenuwcel dat signalen uitzendt binnen het zenuwstelsel. Om de schade te simuleren die kan optreden bij een afzonderlijk hoofdletsel, hebben onderzoekers een klein aantal axonen in een grotere bundel geknipt.
Ze ontdekten dat de relatief kleine verwonding voorbij de afgesneden axonen golfde, waardoor sensorische signalen onder neuronen werden onderdrukt die helemaal niet direct beschadigd waren.
“Een kleine verwonding kan ervoor zorgen dat de hele zenuw wordt uitgeschakeld”, zei Freeman.
De studie schreef deze reactie toe aan gliacellen, de overvloedige maar vaak over het hoofd gezien ondersteunende cel in de hersenen.
“Gliacellen zijn de waakhonden van de gezondheid van het zenuwstelsel”, zei Freeman. “Ons werk suggereert dat zelfs als er een relatief kleine verwonding is aan sommige neuronen, ze opraken zoals Paul Revere en alles afsluiten.”
Vanuit een evolutionair perspectief theoretiseert Freeman dat dit omstandereffect kan helpen om energie te besparen in grote delen van het zenuwstelsel na ziekte of letsel. Neuronen van omstanders komen dan effectief tot leven zodra duidelijk wordt dat ze niet gewond zijn.
“Onze beste gok is dat het zenuwstelsel hierdoor kan pauzeren na een blessure”, zei hij. “Het stelt cellen in staat hun status te beoordelen en, als ze niet gezond zijn, programma’s te activeren om zichzelf te vernietigen. Als ze gezond zijn, herstellen ze.”
Links
http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2020.11.012