Jak działa mózg? Podręczniki nie pokazują całej prawdy

Jak działa mózg?

Mózg wciąż pozostaje jednym z najsłabiej poznanych narządów ludzkiego ciała. Choć wiemy coraz więcej o komórkach nerwowych, ich połączeniach i sygnałach elektrycznych, wiele opisów jego budowy ma charakter uproszczonych modeli. Są niezbędne, by uporządkować złożoną rzeczywistość, ale nie zawsze pokazują wszystkie szczegóły, które mogą mieć znaczenie dla pracy układu nerwowego.

Dobrze widać to na przykładzie neuronu. Na znanych ze szkoły rysunkach ma on zwykle ciało komórki, rozgałęzione dendryty oraz długą wypustkę, którą przekazuje sygnały kolejnym komórkom. Ta wypustka, nazywana aksonem, bywa przedstawiana jako cienki i gładki przewód. Tymczasem z badań zespołu z Johns Hopkins University wynika, że przynajmniej część aksonów może mieć znacznie bardziej nieregularną budowę.

Nowy numer już w sprzedaży:

Aksony wyglądają inaczej niż w podręcznikach

W pracy opublikowanej w Nature Neuroscience naukowcy opisali niemielinowane aksony w mózgach myszy. Zamiast jednolitych, gładkich włókien zobaczyli w nich drobne, powtarzające się zgrubienia rozdzielone węższymi odcinkami. Pod mikroskopem struktura przypominała „sznur pereł”. Podobne cechy zaobserwowano później także w ludzkiej tkance korowej, co sugeruje, że zjawisko nie musi być ograniczone do modeli zwierzęcych. Jego skala i znaczenie dla funkcjonowania ludzkiego mózgu wymagają jednak dalszych badań.

Te odkrycia podważają stuletnią wiedzę na temat struktury aksonu

– mówi Shigeki Watanabe, neurobiolog z Johns Hopkins University.

Kształt aksonu może wpływać na przekazywanie sygnałów

Konsekwencje tej obserwacji nie ograniczają się wyłącznie do samego wyglądu aksonu. Autorzy pracy wskazują, że układ mikroskopijnych zgrubień może wpływać na tempo, w jakim sygnał elektryczny przemieszcza się wzdłuż neuronu. Kształt tej struktury może więc mieć znaczenie dla komunikacji między komórkami nerwowymi.

Nie oznacza to, że dotychczasowy opis neuronów był całkowicie błędny. Gładki akson nadal pozostaje użytecznym uproszczeniem, gdy trzeba wyjaśnić podstawową rolę tej części komórki: przekazywanie sygnałów. Jednocześnie wyniki wskazują, że nawet model uznawany za wystarczający może pomijać cechy ważne dla działania układu nerwowego.

Atlas ciała jest tylko modelem

Przykład aksonu wpisuje się w szerszą historię anatomii człowieka. Podręczniki i atlasy pokazują uporządkowany, uśredniony obraz ciała, choć jego rzeczywista budowa bywa bardziej zróżnicowana – od przebiegu naczyń krwionośnych po układ mięśni, więzadeł i fałdowanie kory mózgowej. Rozwój metod obrazowania i bardziej systematyczne badania pozwalają dostrzegać warianty oraz szczegóły, które wcześniej pozostawały poza zasięgiem obserwacji.

Im bliżej poznajemy ludzkie ciało, tym bardziej uświadamiamy sobie, że wciąż wiele jest do nauczenia

– podkreśla prof. Michelle Spear z University of Bristol.

Znane struktury wciąż kryją nowe pytania

Badania nad aksonami przypominają, że pytanie o to, jak działa mózg, nie sprowadza się wyłącznie do odkrywania nowych komórek, połączeń czy mechanizmów. Równie ważne jest sprawdzanie, co nowe narzędzia pozwalają dostrzec w strukturach uznawanych za dobrze opisane.

„Perełki” na aksonie są niewielkim szczegółem w skali mózgu. Pokazują jednak, że rozwój wiedzy o anatomii często nie polega na odnalezieniu czegoś całkiem nowego, lecz na dostrzeżeniu większej złożoności w strukturach, które wydawały się już znane.

Przeczytaj również: Świat nie jest taki, jak się wydaje. Nauka wciąż myli się co do podstaw