Neurony do lamusa. Czas na glej!

Nowe odkrycie wykazało zasadniczy udział komórek glejowych w mózgu. Wpływają na czynności poznawcze, jakimi są uwaga, pamięć, funkcje językowe, wykonawcze, wyobraźnia przestrzenna oraz myślenie.

Wyjął mózg denata i zanurzył go w środku konserwującym. Zbadanie organu leżało jednak poza możliwościami doktora Thomasa Harveya. Postępując nielegalnie i nieetycznie, postanowił zatrzymać go dla siebie i… w kawałkach sprzedawać wszelkim badaczom, bo był to mózg jednego z największych geniuszy świata – Alberta Einsteina…

Odkrycie w kawałkach

Po 30 latach od kradzieży mózgu Einsteina cztery jego wycinki trafiły do neuropatolog Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley dr Marian Diamond. Liczenie, mierzenie, ważenie komórek mózgu trwało kilka dni. Wyniki zostały porównane z 11 mózgami kontrolnymi mężczyzn w wieku 40-80 lat. Wszystkie neurony (komórki nerwowe, które przekazując sobie informacje, wykazują czynność elektryczną) mózgu Einsteina były takie same jak neurony mózgów kontrolnych. Tym, co różniło badane fragmenty, była niemalże zdwojona liczba komórek nienerwowych w mózgu Einsteina, głównie w korze ciemieniowej półkuli dominującej mózgu. To tutaj ma miejsce myślenie abstrakcyjne, złożone i wizualne. Tak duża liczba tych komórek została powiązana z wybitnością umysłu fizyka. Szanse na przypadek uznano za znikome. Odkrycie to otworzyło niewidzialne dotąd wrota do nowego spojrzenia.

Drugi mózg

Komórki, o których mowa, to komórki glejowe zupełnie nieaktywne elektrycznie – do przekazu informacji nie potrzebują impulsów elektrycznych, działają „unplugged”. Wówczas funkcjonalnie traktowane były jako opakowanie ochronne mózgu – niczym folia bąbelkowa – oraz jako substancja spajająca mózg w całość, jakby klej. Tymczasem nowe odkrycie wskazywało na ich zasadniczy udział w wyższych czynnościach poznawczych, jakimi są uwaga, pamięć, funkcje językowe, wykonawcze, wyobraźnia przestrzenna oraz myślenie. Badacze byli zaskoczeni, bo choć już w 1890 roku sugerował to Karl Schleich, to nie spodziewano się tak znaczącej roli komórek glejowych w tych procesach.

Mózg człowieka szacunkowo zawiera dziesięć razy więcej komórek glejowych niż neuronów i już to wyliczenie nasuwa myśl o ich fundamentalnej roli. Nie można pominąć faktu, że najbardziej agresywny guz mózgu wywodzi się właśnie z tkanki glejowej – jest to tzw. glejak. Ogólnie można powiedzieć, że komórki gleju wypełniają przestrzeń pomiędzy neuronami, pełniąc daną funkcję. Mówiąc o gleju szczegółowo, należy wyróżnić jego typy.

Raz, dwa, trzy… rodzaje gleju

1. Klucz człowieczeństwa – oligodendrocyty, tzw. komórki skąpowypustkowe. Niczym gumowa osłona kabla oplatają one akson, czyli najdłuższe włókno neuronu. Tak powstała osłonka nazywana jest mieliną. Umożliwia ona do 50 razy szybsze przekazywanie impulsu przez neurony oraz zapobiega „wyciekowi” informacji. Nie oplata ona jednak aksonu równomiernie – tworzy tzw. przewężenia Ranviera, czyli miejsca, gdzie mielinowej osłonki po prostu nie ma. Mielina występuje głównie w kresomózgowiu, czyli w korze nowej, tej silnie pofałdowanej części mózgu. Stopień mielinizacji (oplatania włókien) przekłada się na stopień zaawansowania myślenia i efektywność uczenia. Włókna mielinizowane są głównie w nocy, gdy zachodzi utrwalanie informacji. Proces ten zaczyna się już w życiu płodowym, a kończy najpóźniej u mężczyzn po 20. roku życia. Ogólnie w mózgu mielinizacja zachodzi od tyłu ku przodowi, poprzez co jako ostatnia dojrzewaniu podlega kora przedczołowa. Łatwo to zaobserwować u młodzieży, gdzie planowanie i przewidywanie konsekwencji działań kształtowane jest późno. Uszkodzenia tej warstwy skutkują poważnymi schorzeniami – stwardnieniem rozsianym, schizofrenią, depresją.

2. Katharsis dla neuronów – astrocyty, tzw. komórki gwiaździste, posiadające wiele promienistych wypustek. To właśnie liczba tych komórek wyróżniała mózg Einsteina. Spośród komórek gleju występują one najliczniej. Opłaszczając neurony, stanowią dla nich wsparcie strukturalne. Znajdują się m.in. w przewężeniach Ranviera, czyli tam, gdzie mielina tworzy przerwy. W tych miejscach astrocyty usuwają nadmiary jonów i molekuł pochodzących z neuronów, po to by nie blokowały one przesyłu impulsów. Biorą udział w procesie uczenia i zapamiętywania, uczestnicząc w tworzeniu połączeń między neuronami. Uczestniczą także w tworzeniu nowych neuronów, spełniając funkcję naprawczą. Są elementem bariery krew – mózg, która sprawia, że substancje z krwi przedostają się do mózgu w sposób kontrolowany. Obumieranie astrocytów powoduje obumieranie neuronów, a wskutek tego szereg schorzeń psychicznych.

3. Strażnicy mózgu – mikroglej. Stanowi do 10 proc. tkanki glejowej. Jest to wrodzony system odpornościowy mózgu. Komórki mikrogleju to komórki wędrujące, zdolne do przemieszczania się. Występują w dwóch formach, zależnych od stopnia ich aktywności. Forma uśpiona wyposażona w długie wypustki pilnuje mikrośrodowiska mózgu, ochraniając bezbronne neurony. W momencie wykrycia infekcji w mózgu komórki te przeistaczają się w formy o kształcie galaretowatej ameby. Zyskują wówczas zdolności żerne, dzięki którym pochłaniają mikroorganizmy, jak bakterie i wirusy, oraz usuwają ogniska martwicze po zniszczonych neuronach. Gdy komórki mikrogleju się starzeją, spada odporność całego centralnego układu nerwowego, co sprzyja zwyrodnieniom neuronów, prowadząc do rozwoju choroby Alzheimera i innych chorób neurodegeneracyjnych związanych z wiekiem.

Chcąc rolę komórek glejowych podsumować w jednym zdaniu, należy powiedzieć, że bez nich neurony nie mogłyby istnieć, a bez neuronów nie byłoby nas.