Mainzi Johannes Gutenbergi ülikooli (JGU) teadlased avastasid ajus uue signaaliraja, mis mängib õppimisel ja sensoorsete sisendite töötlemisel olulist rolli. Juba oli teada, et erinevad gliiarakud saavad teavet neuronitelt. Siiski ei olnud teada, et need samad gliiarakud edastavad teavet ka neuronitele. Glia vabastab spetsiifilise valgufragmendi, mis mõjutab neuronite ristkõnet, tõenäoliselt seondudes sünaptiliste kontaktidega, mida neuronid suhtlemiseks kasutavad. Selle glia teabevoo katkemine põhjustab muutusi närvivõrgus, näiteks õppeprotsesside ajal. Dr Dominik Sakryst, dr Angela Neitzist, professor Jacqueline Trotterist ja professor Thomas Mittmannist koosnev meeskond selgitas välja selle aluseks oleva mehhanismi molekulaarsest ja rakutasandist kuni võrguni ja lõpuks sellest tulenevad käitumistagajärjed. Nende leiud kujutavad endast suurt edusamme ajus signaaliülekande keeruliste radade mõistmisel.
Imetajate ajus on gliaalrakke rohkem kui närvirakke, kuid nende funktsioonid on endiselt suures osas välja selgitamata. Rühm gliiarakke, niinimetatud oligodendrotsüütide prekursorrakud (OPC), arenevad oligodendrotsüütideks, mis ümbritsevad neuronaalseid aksoneid kaitsva müeliinikihiga, soodustades seega signaalide kiiret edastamist mööda aksonit. Huvitaval kombel on neid OPC-sid stabiilse osakaaluna - umbes viis kuni kaheksa protsenti kõigist rakkudest kõigis ajupiirkondades, sealhulgas täiskasvanute ajus. Mainzi teadlased otsustasid neid OPC-sid lähem alt uurida.
2000. aastal avastati, et OPC-d saavad närvivõrgust signaale sünaptiliste kontaktide kaudu, mille nad loovad neuronitega."Oleme nüüd avastanud, et lähterakud ei saa mitte ainult teavet sünapside kaudu, vaid kasutavad neid omakorda signaalide edastamiseks külgnevatele närvirakkudele. Seega on need võrgu olulised komponendid," selgitas professor Jacqueline Trotter instituudist. Mainzi ülikooli molekulaarrakubioloogia erialal. Klassikaliselt on neuroneid peetud peamisteks ajuosalisteks. Viimastel aastatel on aga ilmnenud üha rohkem tõendeid selle kohta, et gliiarakud võivad mängida sama olulist rolli. "Gliaalrakud on meie aju jaoks tohutult olulised ja oleme nüüd üksikasjalikult selgitanud glia uudset olulist rolli signaali edastamisel," selgitas Mainzi ülikooli meditsiinikeskuse füsioloogiainstituudi professor Thomas Mittmann.
Suhtlusahel algab signaalidega, mis liiguvad neuronitest OPC-desse läbi sünaptilise pilu neurotransmitteri glutamaadi kaudu. Selle tulemuseks on spetsiifilise proteaasi, alfa-sekretaasi ADAM 10 aktiivsuse stimuleerimine OPC-des, mis mõjutab NG2 valku, mida ekspresseerivad prekursorrakud, vabastades NG2 fragmendi rakuvälisesse ruumi, kus see mõjutab naaberneuronite sünapse. Neuronid reageerivad sellele muutunud elektrilise aktiivsuse kujul. "Me saame kasutada patch-clamp tehnikaid, et kuulda, kuidas rakud omavahel räägivad," ütles Mittmann.
"Protsess algab neuronitelt tulevate signaalide vastuvõtmisega OPC-de poolt. See tähendab, et tagasisidet neuronitele ei saa vaadelda signaali vastuvõtmisest eraldatuna, " selgitas dr Dominik Sakry, ühine esimene autor. uuringust, kirjeldades sündmuste kaskaadi. NG2 roll selles protsessis sai selgeks, kui teadlased valgu eemaldasid: neuronite sünaptiline funktsioon on muutunud, muutes õppimist ja häirides sensoorse sisendi töötlemist, mis avaldub katseloomade käitumismuutustena.
Tõendid selle kohta, et kahe ajurakutüübi vaheline suhtlus ei ole ühesuunaline süsteem, vaid keerukas mehhanism, mis hõlmab tagasisideahelaid, saadi füsioloogide ja molekulaarbioloogide koostööprojektis. Mainzi ülikooli projektis osalesid bioloogia- ja meditsiiniteaduskonnad ning fookusprogramm Translational Neurosciences (FTN) platvormtehnoloogia kujul, mida pakub Mouse Behavioral Unit (MBU). Projekti toetasid lisaks kaks Mainzi koostööuuringute keskust (CRC 1080 ja CRC-TR 128) ning selles osales Magdeburgis asuv Leibnizi Neurobioloogia Instituut. Uuringus osalesid teadlased seitsmest riigist.
