Neuronen kunnen op afstand draadloos communiceren, suggereert een nieuwe studie
Kunnen zenuwcellen draadloos communiceren, dat wil zeggen in wifi-modus? Blijkbaar wel, tenminste bij een bepaald soort worm. Laten we hem beter leren kennen om deze ongelooflijke functie en de mogelijke implicaties ervan te begrijpen.
Caenorhabditis elegans, de kleine worm die essentieel is voor de wetenschap
Dan Dickinson, Goldstein lab, UNC Chapel Hill/Wikimedia commons - CC BY-SA 3.0
Caenorhabditis elegans, ook bekend als de rondworm, is een modelorganisme dat veel wordt gebruikt in de wetenschap. Gekenmerkt door een cilindrische vorm, is dit kleine wezen ongeveer een millimeter lang en wordt vaak aangetroffen in de grond. Een van de bepalende kenmerken is de relatief eenvoudige anatomie, met een vast aantal cellen in het lichaam. Deze structurele eenvoud maakt het een ideaal studieonderwerp om het proces van embryonale ontwikkeling te begrijpen. Wat het bovendien bijzonder waardevol maakt voor onderzoek is de korte levenscyclus, die ongeveer twee weken duurt. Dankzij deze functie kunnen wetenschappers snel genetische en fenotypische veranderingen over vele generaties bestuderen, waardoor wetenschappelijk onderzoek wordt versneld.
Bovendien is het volledige genoom in kaart gebracht, waardoor een gedetailleerde kaart van het genetische materiaal is verkregen. Dit heeft het mogelijk gemaakt om veel genen te identificeren en te bestuderen die betrokken zijn bij fundamentele biologische processen, wat aanzienlijk bijdraagt aan het begrip van de cellulaire en ontwikkelingsbiologie. De alomtegenwoordigheid en kenmerken ervan maken het tot een essentieel hulpmiddel op verschillende gebieden van wetenschappelijk onderzoek, van ontwikkelingsbiologie tot neurobiologie en genetica. Op het gebied van neurowetenschappen is er een eigenaardigheid van enorm belang naar voren gekomen met betrekking tot de kleine en beroemde Caenorhabditis elegans: nieuw onderzoek heeft in feite belangrijke vragen opgeroepen over de standaardmethode van communicatie tussen zenuwcellen, die bij deze wezens plaatsvindt in "wifi-modus".
Draadloos zenuwnetwerk in de worm Caenorhabditis elegans
Bob Goldstein, UNC Chapel Hill/Wikimedia commons - CC BY-SA 3.0
Wat betekent dit in het kort? Door het zenuwstelsel van deze worm in kaart te brengen ontstond het draadloze zenuwnetwerk dat de vroegere, traditionele communicatie via chemische verbindingen van het zenuwstelsel overtreft. Dit omvat de aard van neuropeptide-communicatie, de chemische boodschappers die zijn samengesteld uit kleine ketens van aminozuren die worden gesynthetiseerd en vrijgegeven door neuronen. William Schafer en collega-neurowetenschappers van het MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, Engeland, onderzochten het werk van neuropeptiden, met de hypothese dat ze de eenvoudige rol van boodschappers spelen in de communicatie die plaatsvindt binnen het zenuwstelsel.
Door de interacties te observeren, ontdekte het team een kaart die bestond uit potentiële draadloze verbindingen tussen verschillende zenuwcellen. Tegelijkertijd monitorde het team onder leiding van Andrew Leifer van de Princeton University in de VS de reis van het signaal van Caenorhabditis elegans door de neuronale activiteit te meten en de bijdrage van het draadloze netwerk te bevestigen. In de volledige kaart van neuropeptide-communicatie verwerkten de onderzoekers anatomische, biochemische en genetische expressie-gegevens met behulp van wiskundige modellen om de signalen te detecteren en de cruciale kenmerken van het netwerk en de betrokken neuronen te identificeren.
"Draadloze" signalen tussen neuronen, mogelijke nieuwe therapieën
MR McGill/Flickr - CC BY-NC 2.0
Hoofd neurowetenschappen en geestelijke gezondheid bij de Medical Research Council, Jo Latimer, benadrukte het belang van dit werk. De gegevens die naar voren kwamen vertellen over een complex maar uitstekend georganiseerd netwerk in het zenuwstelsel van de worm: dit vertegenwoordigt een zeer belangrijke stap in de richting van het begrijpen van het functioneren van de hersenen en het zenuwstelsel, wat zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe therapieën.
De door de onderzoekers gemaakte kaart, een connectoom genaamd, die 31.479 communicaties tussen neuronen detecteert, gefaciliteerd door neuropeptiden, kan helpen de oorzaak te begrijpen van het ontstaan van enkele veel voorkomende neuropsychiatrische problemen, zoals posttraumatische stress en eetstoornissen. Oorspronkelijk beschouwd als bedraad, dat wil zeggen fysiek verbonden door synapsen, is na de eerste mapping in 2019 nu ontdekt dat de neuronen van de hersenen van C.elegans daadwerkelijk “draadloos” kunnen communiceren. Een belangrijke ontdekking, die talloze voordelen kan opleveren voor ons geestelijk welzijn en de behandeling van aandoeningen waar tot nu toe nog geen definitieve oplossing voor bestaat.
