Resumo: O estudo revela o mecanismo molecular que permite que as redes neurais cresçam e se ramifiquem.
fonte: Yale
Nosso sistema nervoso é composto de bilhões de neurônios que conversam entre si por meio de axônios e dendritos. À medida que o cérebro humano se desenvolve, essas estruturas se ramificam de uma maneira lindamente complexa, mas mal compreendida, que permite que os neurônios formem conexões e enviem mensagens por todo o corpo. E agora, os pesquisadores de Yale descobriram o mecanismo molecular por trás do crescimento desse sistema complexo.
Suas descobertas foram publicadas em progresso da ciência.
“Os neurônios são células altamente ramificadas, e eles são porque cada neurônio se conecta a milhares de outros neurônios”, diz Joe Howard, Ph.D., Eugene Higgins Professor de Biofísica Molecular e Bioquímica e Professor de Física e Pesquisador Sênior. Pesquisador do estudo.
“Estamos trabalhando neste processo de ramificação – como os ramos se formam e crescem? É isso que está por trás de todo o funcionamento do sistema nervoso.”
A equipe estudou o crescimento de neurônios em moscas da fruta à medida que maturavam de embriões para larvas. Para visualizar esse processo, eles marcaram os neurônios com marcadores fluorescentes e os visualizaram em um microscópio de disco rotativo. Porque as células nervosas estão localizadas logo abaixo da pele [outermost layer]Os pesquisadores conseguiram monitorar esse processo em tempo real em larvas vivas.
Depois de criar imagens de neurônios em diferentes estágios de desenvolvimento, a equipe conseguiu criar filmes de crescimento com lapso de tempo.
Nos estágios iniciais de desenvolvimento, os neurônios sensoriais começaram com apenas um ou três dendritos. Mas em menos de cinco dias, eles floresceram em grandes estruturas semelhantes a árvores com milhares de galhos.
A análise das pontas dendríticas revelou seu crescimento dinâmico e estocástico (selecionado aleatoriamente), que flutuou entre crescimento, contração e estados de pausa.
“Antes do nosso estudo, havia uma teoria de que os neurônios podem se expandir e contrair como um balão”, diz Sonal Shree, PhD, pesquisador e principal autor do estudo. “E descobrimos que não, eles não inflam como um balão, mas crescem e se ramificam.”
“Descobrimos que podemos explicar o crescimento neuronal e a morfologia geral muito bem em termos do que os terminais celulares fazem”, diz Sabyasachi Sutradhar, PhD, cientista pesquisador e co-autor principal do estudo.
“Isso significa que agora podemos nos concentrar nas pontas, porque se pudermos entender como elas funcionam, podemos entender como toda a forma da célula se parece”, diz Howard.
Existe todo um campo de ramificações na biologia, das veias e artérias do sistema circulatório aos bronquíolos do pulmão. O laboratório de Howard espera que uma melhor compreensão da ramificação no nível celular também esclareça esses processos nos níveis molecular e tecidual.
Sobre esta pesquisa em Neuroscience News
autor: Isabella Bachmann
fonte: Yale
Contato: Isabella Bachmann – Yale
foto: Foto creditada ao Howard Lab
pesquisa original: acesso livre.
“A instabilidade dinâmica das pontas dos dendritos gera as formas altamente ramificadas dos neurônios sensoriaisPor Sonal Shri et al. progresso da ciência
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Resumo
A instabilidade dinâmica das pontas dos dendritos gera as formas altamente ramificadas dos neurônios sensoriais
Os mandris altamente complexos de dendritos neurais fornecem o substrato para a maior conectividade e poder computacional do cérebro. A morfologia dendrítica alterada está associada a doenças neurodegenerativas.
Várias moléculas têm demonstrado desempenhar papéis críticos na formação e manutenção da morfologia dendrítica. No entanto, os princípios básicos pelos quais as interações moleculares geram formas ramificadas são pouco compreendidos.
Para ilustrar esses princípios, visualizamos o crescimento de dendritos durante o desenvolvimento larval mosca da fruta neurônios sensoriais e descobriram que as pontas dos dendritos sofrem instabilidade dinâmica, alternando rápida e aleatoriamente entre crescimento, contração e pausas.
Ao incorporar essas dinâmicas medidas em um modelo computacional baseado em proxy, mostramos que as morfologias altamente complexas e variáveis dessas células são consequência da dinâmica estocástica de suas pontas dendríticas.
Esses princípios podem ser generalizados para a ramificação de outros tipos de neurônios, bem como para a ramificação em nível de células e tecidos.
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