Astròcits al cap
2009/01/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Una manera d'investigar el funcionament del cervell és l'estudi de l'activitat elèctrica. Els neuròlegs han desenvolupat molt aquest tipus de recerca. El cervell està contínuament fent passar senyals elèctrics per les neurones. És el motor d'un cotxe parat però en marxa; el cervell està treballant. Però quan el cos fa alguna cosa, veu, sent, mou, ole, sent, o posa en marxa un altre tipus d'activitat, el flux de senyals elèctrics cerebrals augmenta en determinades zones. Els neuròlegs busquen la correlació entre les activitats del cos i les parts del cervell que s'activen. Estan obtenint resultats sorprenents.
Però això no és l'única manera d'entendre el funcionament del cervell. Una altra via és seguir els senyals elèctrics a nivell cel·lular i molecular i està guanyant força. Això tampoc és una nova línia de recerca; des de fa temps s'està estudiant què ocorre amb el senyal elèctric per a poder saltar d'una neurona a una altra, on i com es generen els senyals elèctrics, etc. Però, malgrat la seva antiguitat, aquest camí no s'ha esgotat en absolut. Precisament, les tècniques d'última generació han obert noves portes. Noves preguntes. I amb el temps, la recerca de components no neuronals s'ha convertit en una cosa imprescindible, inclosos els astròcits.
Demanda d'energia
La pregunta que ha portat als investigadors a ocupar-se dels astròcits té a veure amb l'energia. D'on extreuen les neurones l'energia necessària per a transportar el senyal elèctric? Se sap que algunes molècules transporten el senyal de forma intercanviada. Però la síntesi i mobilització d'aquestes molècules consumeix energia. D'on surt aquesta energia?
Com en molts processos cel·lulars, aquesta energia procedeix de l'oxidació de la glucosa, en definitiva de les molècules que la sang porta. Quan el cos fa alguna cosa, les neurones consumeixen més energia que quan està parat, la qual cosa significa que necessita molta més sang, més glucosa i més oxigen. Els números són espectaculars, el cervell només té el 2% de la massa corporal, però consumeix el 15% de la sang, requereix el 25% del consum de glucosa en tot el cos i aproximadament el 20% del consum d'oxigen.
Segons les necessitats, les neurones prenen glucosa i oxigen dels vasos sanguinis, produeixen oxidació, generen energia i mouen els neurotransmisores.
Perquè tot això sigui efectiu, el cervell necessita una infraestructura sòlida. Els investigadors afirmen que el cervell és un òrgan molt vascular, és a dir, amb una densitat molt elevada de petits vasos sanguinis en comparació amb altres òrgans. Disposa d'una xarxa compacta de capil·lars que permet a través de la sang que la glucosa i l'oxigen arribin a totes les neurones. En definitiva, el cervell funciona gràcies a dos components: neurones i vasos sanguinis.
No obstant això, hi ha un problema; si ens fixem molt de prop, veiem que els vasos sanguinis i les neurones no estan junts. La sang no allibera glucosa ni oxigen directament en les neurones. Entre ells es troba un tercer component, els astròcits. A la vista d'això, la conclusió és correcta: la labor dels astròcits és la de comunicar els vasos sanguinis i les neurones i fer els treballs de transport.
Més que suport
La funció dels astròcits no és evident. Fins al desenvolupament de les tècniques fines existents no s'ha pogut analitzar. A més, no es veia cap necessitat perquè els neuròlegs consideraven que només les neurones tenen a veure amb l'activitat del cervell. Es creu que l'objectiu de tota mena de cèl·lules era mantenir l'estructura de la xarxa neuronal. De fet, el patòleg Rudolf Virchov va denominar glia a la resta de cèl·lules que no eren neurones, derivat de la paraula anglesa glue (cua). En realitat, la glia és una mescla de diverses cèl·lules, però les més abundants són els astròcits. A més, són tan abundants com les neurones.
En l'actualitat, es tracta d'un ampli elenc de conegudes funcions astrocitarias. A més de la comunicació entre els vasos sanguinis i les neurones, i a més de servir de suport, realitzen moltes altres funcions, la majoria relacionades amb el control molecular de la zona. En definitiva, fan la neteja, expulsen molècules perilloses, etc.
Aquestes tasques també consumeixen energia, no és un gran consum, sobretot en comparació amb el que consumeix l'activitat neuronal. No obstant això, per a comprendre el balanç energètic del cervell és necessari investigar la dinàmica dels astròcits, que treballen amb neurones.
De fet, els astròcits estan físicament pegats als altres dos components. Així, l'entorn neuronal detecta l'activitat de les sinapsis i es coordina amb el dels vasos sanguinis per a donar resposta a aquesta activitat.
Glutamat
Un alt percentatge de l'activitat de les sinapsis està relacionada amb un únic neurotransmissor: el glutamat. En el còrtex, és a dir, en la part del cervell que realitza la major part de les funcions cognitives, el glutamat representa més del 80% dels neurotransmisores. És el neurotransmissor més habitual. Per això el seu metabolisme s'utilitza per a estudiar l'activitat del cervell.
La sinapsi emet glutamat i, després de la transmissió del senyal, els astròcits la reciclen. El procés és extremadament ràpid. Per dos motius. D'una banda, l'acumulació de glutamat en el cervell és molt perillosa, ja que una estimulació excessiva de les neurones pot provocar un infart. Per a transmetre el senyal n'hi ha prou amb una mica de glutamat i la resta s'eliminarà ràpidament. D'altra banda, l'excés de glutamat produeix un so de fons en la transmissió del senyal. És evident, per tant, que l'eliminació del glutamat sobrant ha de ser ràpida, labor que realitzen els astròcits a través del reciclatge del glutamat, transformat en una altra molècula per mitjà de reaccions químiques, per a convertir-lo de nou en glutamat en les neurones.
Aquest treball consumeix energia. No és molt, però els astròcits han de recuperar aquesta energia. Una petita proporció de la glucosa que prenen de la sang es dirigeix a ella. Precisament, les tècniques de representació de l'activitat del cervell perceben aquest consum energètic i, en definitiva, detecten l'activitat del cervell, ja que el treball de les neurones i el consum energètic dels astròcits es produeixen conjuntament.
Xarxes
Les tècniques d'exploració cerebral interna són tècniques de detecció de canvis metabòlics. Per això, l'usuari ha de conèixer amb detall la via metabòlica que està llegint la tècnica en cada experiment.
El procés d'eliminació del glutamat és un exemple. I un exemple molt fructífer, ja que la recerca d'aquesta via metabòlica ha portat sorpreses.
Els neuròlegs de la Universitat de Lausanne han descobert que les xarxes estan formades no sols per neurones, sinó també per astrozios. De fet, la comunicació entre neurones i vasos sanguinis es produeix com una ona en els astròcits. Es tracta d'una ona metabòlica, és a dir, la glucosa, l'oxigen i altres substrats s'estenen a tots els astròcits que envolten el vas sanguini, i d'ells als quals li envolten, etc. S'estenen en totes les direccions.
Per tant, la comunicació no es produeix en una línia recta, sinó que s'estén a tot un espai; el procés que inicialment s'activa en unes poques sinapsis s'estén també a altres creences de l'entorn. D'aquesta forma, la comunicació entre dues neurones connectades pot posar en marxa altres neurones pròximes encara que no estiguin directament relacionades.
Aquests mecanismes fan més difícil de l'esperat comprendre el funcionament de les xarxes neuronals. A més, moltes altres funcions dels astròcits poden estar sense resoldre.
Falta molt feina en la recerca dels astròcits. Per exemple, alguns neuròlegs del MIT han proposat que el culpable d'algunes malalties no és necessàriament una fallada en el funcionament de les neurones, sinó que les fallades en la xarxa d'astròcits també tindran a veure amb aquestes malalties. Segons ells, entre aquestes malalties podrien trobar-se l'autisme i l'esquizofrènia.
En cas contrari, en alguns experiments els astròcits no sempre subministren neurones amb tota l'energia que necessiten. En aquests casos es produeixen pèrdues neuronals. No és clar per què ocorre això, i pot ser que calgui millorar les tècniques d'exploració del cervell per a donar resposta a aquestes preguntes. Les neurones són molt interessants, però si es mira bé es veuen altres cèl·lules interessants en el cervell. Això sí, cal poder mirar bé.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
