Neuroner kan inte bara kommunicera genom direktkontakt, forskare har upptäckt en ny form av neuralkommunikation.
Forskare tror att de har identifierat en tidigare okänd form av neural kommunikation. Signaler reser genom hjärnvävnaden och kan också resa trådlöst från en del av hjärnan till en annan, även om de är kirurgiskt separerade från varandra.
Upptäckten erbjuder en radikal ny förklaring till hur neuroner kan kommunicera med varandra. Detta är en oförklarlig process som inte har något att göra med konventionella mekanismer som synaptisk transmission, axonal transport och gapskorsningar.
"Vi förstår fortfarande inte helt betydelsen av denna upptäckt," säger neuro- och biomedicinsk ingenjör Dominique Durand från Case Western Reserve University. "Men vi inser att detta är en helt ny form av kommunikation i hjärnan och är ganska förvånade över vår upptäckt."
Forskare har känt i årtionden att det finns långsamma rytmiska vågor av nervsvängningar, teta-rytm, i hjärnan. Deras syfte var inte klart, men de observeras i cortex och hippocampus under sömn och spelar förmodligen en roll för att stärka minnen.
"Den funktionella betydelsen av denna långsamma rytm i det perineuronala nätverket är fortfarande ett mysterium," förklarar neurovetenskapsmannen Clayton Dickinson vid University of Alberta. Han deltog inte i studien, men deltog i diskussionen i en separat artikel.
"Denna fråga," fortsätter Dickinson, "kan lösas när de cellulära och intercellulära mekanismerna bakom detta fenomen är tydliga." För detta ändamål undersökte Durant och kollegor långsam rytmisk aktivitet in vitro genom att studera hjärnvågor i hippocampala skivor erhållna från halshuggade möss.
De fann att denna långsamma, rytmiska aktivitet kan generera elektriska fält som i sin tur aktiverar angränsande celler. Således skapas en form av neuralkommunikation utan kemisk synaptisk överföring och gapskorsningar.
Kampanjvideo:
"Vi har känt till dessa vågor länge, men ingen kunde förklara deras exakta syfte och ingen trodde att de skulle kunna sprida sig på egen hand", säger Durant.
Neural aktivitet kan regleras, förbättras eller blockeras genom att använda svaga elektriska fält och har som analogt ett annat sätt för cellulär kommunikation som kallas epaptisk transmission.
Studiens mest radikala konstatering var att elektriska fält kan aktivera nervceller även när de är helt sönderrivna i avskuren hjärnvävnad, förutsatt att de två delarna förblir i nära fysisk närhet.
"För att säkerställa att skivan var helt avskuren, separerades de två bitarna och fästes sedan igen, och ett tydligt mellanrum observerades under driftsmikroskopet," förklarar författarna i artikeln.
Den långsamma rytmiska aktiviteten hos hippocampus kan verkligen generera en händelse på den andra sidan av stycket, trots det fullständiga snittet mellan de två bitarna.
Om du tycker att detta låter konstigt, var inte förvånad, du är inte den enda som tycker det. Granskningskommittén i The Journal of Physiology, där studien publicerades, insisterade på att experimenten skulle upprepas innan de gick med på att publicera det.
Durant och hans kollegor uppfyllde samvetsgrant detta krav, fullt medvetna om sådan försiktighet, eftersom de själva insåg den enastående konstigheten i resultaten av deras observationer.
"Det här var ett vattendragsögonblick," säger Durant, "för oss och för alla forskare vi har kommunicerat om detta. Men varje experiment vi körde för att testa bekräftade bara våra resultat."
Det kommer att krävas mycket mer forskning för att ta reda på om samma form av neuralkommunikation förekommer i den mänskliga hjärnan. Det kräver också att man studerar vilken funktion den utför. Hittills förblir detta ett chockerande faktum.
Det återstår att se, säger Dixon, om resultaten är relaterade till den långsamma, spontana rytmen som observeras i cortex och hippocampusvävnad under sömn och sömnliknande tillstånd.
Lina Medvedeva