Điều rất phổ biến là, khi nói về trí thông minh của một người, chúng ta đề cập cụ thể đến một loại tế bào rất đặc biệt: tế bào thần kinh. Vì vậy, thông thường là gọi mononeuronal mà chúng ta gán cho trí thông minh thấp theo cách xúc phạm. Tuy nhiên,, ý tưởng cho rằng bộ não về cơ bản là một bộ tế bào thần kinh đang ngày càng lỗi thời.

Bộ não con người chứa hơn 80 tỷ tế bào thần kinh, nhưng điều này chỉ chiếm 15% tổng số tế bào trong bộ cơ quan này.

85% còn lại bị chiếm bởi một loại cơ thể siêu nhỏ khác: cái gọi là tế bào thần kinh đệm. Nhìn chung, các tế bào chúng tạo thành một chất gọi là glia hoặc neuroglia, kéo dài qua tất cả các ngõ ngách của hệ thần kinh.

Hiện nay, glia là một trong những lĩnh vực nghiên cứu có sự tiến bộ lớn nhất trong khoa học thần kinh, tìm kiếm tiết lộ tất cả các nhiệm vụ của mình và các tương tác họ thực hiện để hệ thống thần kinh hoạt động giống như nó. Và là bộ não hiện tại không thể hiểu được nếu không hiểu ý nghĩa của glia.

Việc phát hiện ra các tế bào thần kinh đệm

Thuật ngữ của neuroglia được đặt ra vào năm 1856 bởi nhà nghiên cứu bệnh học người Đức Rudolf Virchow. Đây là một từ mà trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là "keo (glia) tế bào thần kinh (thần kinh)", kể từ thời điểm phát hiện ra nó người ta cho rằng các tế bào thần kinh được liên kết với nhau để tạo thành các dây thần kinh và hơn nữa, sợi trục là một tập hợp các tế bào thay vì một phần của tế bào thần kinh. Do đó, người ta cho rằng những tế bào được tìm thấy gần các tế bào thần kinh là để giúp cấu trúc dây thần kinh và tạo điều kiện cho sự kết hợp giữa chúng, và không có gì khác. Một vai trò khá thụ động và phụ trợ, trong ngắn hạn.

Năm 1887, nhà nghiên cứu nổi tiếng Santiago Ramón y Cajal đã đi đến kết luận rằng các tế bào thần kinh là các đơn vị độc lập và chúng bị tách biệt với các không gian khác bởi một không gian nhỏ mà sau này được gọi là không gian synap. Điều này phục vụ để bác bỏ ý tưởng rằng sợi trục không chỉ là một phần của các tế bào thần kinh độc lập. Tuy nhiên, ý tưởng về sự thụ động thần kinh đệm vẫn còn. Hôm nay, tuy nhiên, nó đang được phát hiện ra rằng tầm quan trọng của nó lớn hơn nhiều so với những gì được cho là.

Theo một cách nào đó, thật trớ trêu rằng cái tên đã được đặt cho dây thần kinh là thế. Đúng là nó giúp trong cấu trúc, nhưng không chỉ thực hiện chức năng này mà còn để bảo vệ, sửa chữa thiệt hại, cải thiện xung động thần kinh, cung cấp năng lượng và thậm chí kiểm soát luồng thông tin, trong số nhiều chức năng được phát hiện. Chúng là một công cụ mạnh mẽ cho hệ thống thần kinh.

Các loại tế bào thần kinh đệm

Thần kinh là một tập hợp các loại tế bào khác nhau có điểm chung là trong hệ thống thần kinh và không phải là tế bào thần kinh.

Có khá nhiều loại tế bào thần kinh đệm khác nhau, nhưng tôi sẽ tập trung vào việc nói về bốn lớp được coi là quan trọng nhất, cũng như giải thích các chức năng quan trọng nhất được phát hiện cho đến ngày hôm nay. Như tôi đã nói, lĩnh vực khoa học thần kinh này đang tiến bộ ngày càng nhiều hơn và trong tương lai sẽ có những chi tiết mới chưa được biết đến ngày hôm nay..

1. Tế bào Schwann

Tên của tế bào glia này là để tôn vinh người phát hiện ra nó, Theodore Schwann, được biết đến như là một trong những người cha của Lý thuyết tế bào. Loại tế bào thần kinh đệm này là loại duy nhất được tìm thấy trong Hệ thần kinh ngoại biên (SNP), nghĩa là trong các dây thần kinh chạy khắp cơ thể.

Trong khi nghiên cứu giải phẫu các sợi thần kinh ở động vật, Schwann đã quan sát các tế bào được liên kết dọc theo sợi trục và điều đó mang lại cảm giác giống như những "viên ngọc" nhỏ; ngoài điều này, ông đã không cho họ tầm quan trọng hơn. Trong các nghiên cứu trong tương lai, người ta đã phát hiện ra rằng các nguyên tố siêu nhỏ dưới dạng hạt này thực sự là vỏ myelin, một sản phẩm quan trọng tạo ra loại tế bào này.

Myelin là một lipoprotein cung cấp cách điện chống lại xung điện cho sợi trục, nghĩa là, nó cho phép tiềm năng hành động được duy trì trong một thời gian dài hơn và lâu hơn, làm cho việc bắn điện diễn ra nhanh hơn và không phân tán qua màng tế bào thần kinh. Đó là, chúng hoạt động giống như cao su bao phủ một dây cáp.

Các tế bào Schwann có khả năng tiết ra một số thành phần thần kinh, bao gồm cả "Yếu tố tăng trưởng thần kinh" (FCN), yếu tố tăng trưởng đầu tiên được tìm thấy trong hệ thống thần kinh. Phân tử này phục vụ để kích thích sự phát triển của các tế bào thần kinh trong quá trình phát triển. Ngoài ra, vì loại glia này bao quanh sợi trục như thể nó là một ống, nó cũng có ảnh hưởng để đánh dấu hướng mà nó sẽ phát triển.

Ngoài ra, người ta đã thấy rằng khi một dây thần kinh trong SNP bị tổn thương, FCN được tiết ra để tế bào thần kinh có thể phát triển trở lại và phục hồi chức năng của nó. Điều này giải thích quá trình tê liệt tạm thời mà các cơ phải chịu đựng sau khi bị gãy biến mất.

Ba tế bào khác nhau của Schwann

Đối với các nhà giải phẫu học đầu tiên, không có sự khác biệt trong các tế bào Schwann, nhưng với những tiến bộ trong kính hiển vi, có thể phân biệt tới ba loại khác nhau, với các cấu trúc và chức năng khác biệt. Những cái tôi đã mô tả là những cái "myelinic", vì chúng sản xuất myelin và là phổ biến nhất.

Tuy nhiên,, trong các tế bào thần kinh có sợi trục ngắn, có một loại tế bào Schwann khác gọi là "không myelin", vì nó không sản xuất vỏ myelin. Những cái này lớn hơn những cái trước và bên trong chúng chứa nhiều hơn một sợi trục một lần. Rõ ràng là chúng không sản xuất vỏ myelin, vì với màng riêng của chúng, nó đã đóng vai trò là vật liệu cách nhiệt cho các sợi trục nhỏ hơn này.

Loại cuối cùng của dạng tế bào thần kinh này được tìm thấy trong khớp thần kinh giữa các tế bào thần kinh và cơ bắp. Chúng được gọi là tế bào Schwann hoặc tế bào perisynaptic (giữa các khớp thần kinh). Chức năng được cấp cho anh ta vào lúc này đã được tiết lộ nhờ vào thí nghiệm được thực hiện bởi Richard Robitaille, một nhà sinh học thần kinh của Đại học Montreal. Thử nghiệm bao gồm thêm một trình nhắn tin giả vào các ô này để xem điều gì đã xảy ra. Kết quả là phản ứng thể hiện bởi cơ bắp đã bị thay đổi. Trong một số trường hợp sự co thắt được tăng lên, trong những trường hợp khác nó giảm. Kết luận là Loại glia này điều chỉnh luồng thông tin giữa tế bào thần kinh và cơ bắp.

2. Tế bào gốc

Trong Hệ thống thần kinh trung ương (CNS) không có tế bào Schwann, nhưng tế bào thần kinh có một dạng khác của lớp phủ myelin nhờ một loại tế bào thần kinh đệm khác. Chức năng này được thực hiện loại cuối cùng của loại thần kinh được phát hiện lớn: loại được hình thành bởi các tế bào oligodendrocytes.

Tên của nó đề cập đến cách họ được mô tả bởi các nhà giải phẫu đầu tiên đã tìm thấy chúng; một tế bào có nhiều phần mở rộng nhỏ. Nhưng sự thật là cái tên không phù hợp với họ, vì một thời gian sau, một học trò của Ramón y Cajal, Pío del Río-Hortega, đã thiết kế những cải tiến trong nhuộm màu được sử dụng vào thời điểm đó, cho thấy hình thái thực sự: một tế bào có một vài phần mở rộng dài, như thể chúng là cánh tay.

Myelin trong CNS

Một sự khác biệt giữa các tế bào oligodendrocytes và các tế bào Schwann bị myelin hóa là trước đây không bao bọc sợi trục với cơ thể của chúng, nhưng họ làm điều đó với phần mở rộng dài của mình, như thể chúng là xúc tu của một con bạch tuộc, và thông qua chúng mà myelin được tiết ra. Ngoài ra, myelin trong CNS không chỉ để cô lập tế bào thần kinh.

Như được chứng minh vào năm 1988 bởi Martin Schwab, sự lắng đọng myelin trên sợi trục trong tế bào thần kinh trong văn hóa cản trở sự phát triển của nó. Tìm kiếm một lời giải thích, Schwab và nhóm của ông đã quản lý để tinh chế một số protein myelin gây ra sự ức chế này: Nogo, MAG và OMgp. Điều buồn cười là người ta đã thấy rằng trong giai đoạn đầu phát triển não bộ, protein MAG của myelin kích thích sự phát triển của tế bào thần kinh, tạo ra chức năng nghịch đảo với tế bào thần kinh ở người trưởng thành.. Lý do cho sự ức chế này là một bí ẩn, nhưng các nhà khoa học hy vọng rằng vai trò của nó sẽ sớm được biết đến.

Một protein khác được tìm thấy vào những năm 90 được tìm thấy trong myelin, lần này là bởi Stanley B. Prusiner: Prion Protein (PrP). Chức năng của nó ở trạng thái bình thường chưa được biết, nhưng ở trạng thái đột biến, nó trở thành Prion và tạo ra một biến thể của bệnh Creutzfeldt-Jakob, thường được gọi là bệnh bò điên. Prion là một protein có được sự tự chủ, lây nhiễm tất cả các tế bào của glia, tạo ra sự thoái hóa thần kinh.

3. Tế bào hình sao

Loại tế bào thần kinh đệm này được mô tả bởi Ramón y Cajal. Trong quá trình quan sát các tế bào thần kinh, ông nhận thấy rằng có những tế bào khác gần các tế bào thần kinh, có hình dạng đầy sao; do đó tên của nó. Nó nằm trong hệ thần kinh trung ương và thần kinh thị giác, và có thể là một trong những glia thực hiện số lượng chức năng lớn hơn. Kích thước của nó lớn gấp hai đến mười lần so với tế bào thần kinh và nó có chức năng rất đa dạng

Hàng rào máu não

Máu không chảy trực tiếp vào CNS. Hệ thống này được bảo vệ bởi Blood-Brain Barrier (BHE), một màng thấm rất chọn lọc. Astrocytes tích cực tham gia vào nó, chịu trách nhiệm lọc những gì có thể xảy ra cho phía bên kia và những gì không. Chủ yếu, chúng cho phép sự xâm nhập của oxy và glucose, để có thể nuôi dưỡng các tế bào thần kinh.

Nhưng điều gì xảy ra nếu rào cản này bị hư hại? Ngoài các vấn đề do hệ thống miễn dịch tạo ra, các nhóm tế bào hình sao di chuyển đến khu vực bị tổn thương và liên kết với nhau để tạo thành một hàng rào tạm thời và cầm máu.

Astrocytes có khả năng tổng hợp một loại protein sợi gọi là GFAP, nhờ đó chúng có được sự chắc khỏe, ngoài ra còn tiết ra một loại protein khác theo sau là protein cho phép chúng có được khả năng chống thấm nước. Song song, tế bào hình sao tiết ra các tế bào thần kinh, để kích thích tái tạo trong khu vực.

Sạc lại pin kali

Một chức năng khác được mô tả của tế bào hình sao là hoạt động của chúng để duy trì tiềm năng hành động. Khi một tế bào thần kinh tạo ra một xung điện, nó thu thập các ion natri (Na +) để trở nên tích cực hơn với bên ngoài. Quá trình này qua đó các điện tích được điều khiển từ bên ngoài và bên trong tế bào thần kinh tạo ra trạng thái gọi là khử cực, khiến các xung điện chạy qua tế bào thần kinh kết thúc trong không gian synap. Trong chuyến đi của bạn, môi trường tế bào luôn tìm kiếm sự cân bằng trong điện tích, vì vậy lần này nó bị mất các ion kali (K +), để phù hợp với môi trường ngoại bào.

Nếu điều này luôn xảy ra, cuối cùng, một ion bão hòa sẽ được tạo ra ở bên ngoài, điều đó có nghĩa là các ion này sẽ ngừng ra khỏi tế bào thần kinh, và điều này sẽ dẫn đến việc không thể tạo ra xung điện. Đây là nơi các tế bào hình sao đi vào cảnh, chúng hấp thụ các ion này bên trong chúng để làm sạch không gian ngoại bào và cho phép nó tiếp tục tiết ra nhiều ion kali hơn. Các tế bào hình sao không có bất kỳ vấn đề nào với điện tích, vì chúng không giao tiếp bằng các xung điện.

4. Microglia

Dạng cuối cùng trong bốn dạng thần kinh quan trọng nhất là microglia. Điều này đã được phát hiện trước các oligodendrocytes, nhưng người ta cho rằng nó đến từ các mạch máu. Nó chiếm từ 5 đến 20 phần trăm dân số glia của SNC, và tầm quan trọng của nó dựa trên thực tế rằng nó là nền tảng của hệ thống miễn dịch của não. Bằng cách bảo vệ hàng rào máu não, các tế bào tự do đi qua không được phép và điều này bao gồm cả các hệ thống miễn dịch. Vì lý do đó, bộ não cần hệ thống phòng thủ của riêng mình, và điều này được hình thành bởi loại glia này.

Hệ thống miễn dịch của SNC

Tế bào glia này có tính di động tuyệt vời, cho phép phản ứng nhanh với mọi vấn đề được tìm thấy trong CNS. Microglia có khả năng nuốt chửng các tế bào, vi khuẩn và virus bị hư hại, cũng như giải phóng một tế bào theo sau là các tác nhân hóa học để chống lại kẻ xâm lược. Nhưng việc sử dụng các yếu tố này có thể gây ra thiệt hại tài sản thế chấp, vì nó cũng gây độc cho tế bào thần kinh. Do đó, sau khi đối đầu phải sản xuất, cũng như các tế bào hình sao, tế bào thần kinh để tạo điều kiện cho sự tái tạo của khu vực bị ảnh hưởng.

Trước đây tôi đã nói về thiệt hại cho BBB, một vấn đề được tạo ra một phần bởi tác dụng phụ của microglia khi bạch cầu vượt qua BBB và đi vào não. Phần bên trong của CNS là một thế giới mới cho các tế bào này và chúng phản ứng chủ yếu như chưa biết đó là mối đe dọa, tạo ra phản ứng miễn dịch chống lại nó.. Microglia khởi xướng việc phòng thủ, kích động những gì chúng ta có thể nói là "nội chiến", gây ra nhiều thiệt hại cho tế bào thần kinh.

Giao tiếp giữa glia và tế bào thần kinh

Như bạn đã thấy, các tế bào của glia thực hiện rất nhiều nhiệm vụ. Nhưng một phần chưa rõ ràng là liệu tế bào thần kinh và tế bào thần kinh có giao tiếp với nhau hay không. Các nhà nghiên cứu đầu tiên đã nhận thấy rằng glia, không giống như các tế bào thần kinh, không tạo ra các xung điện. Nhưng điều này đã thay đổi khi Stephen J. Smith kiểm tra cách họ giao tiếp, cả với nhau và với tế bào thần kinh.

Smith có trực giác rằng neuroglia sử dụng ion canxi (Ca2 +) để truyền thông tin, vì yếu tố này được sử dụng nhiều nhất bởi các tế bào nói chung. Bằng cách nào đó, anh ta và các đồng nghiệp của mình đã ném mình vào bể với niềm tin này (sau tất cả "sự phổ biến" của một ion không cho chúng ta biết nhiều về các chức năng cụ thể của nó), nhưng họ đã đúng.

Các nhà nghiên cứu đã thiết kế một thí nghiệm bao gồm nuôi cấy tế bào hình sao được bổ sung canxi huỳnh quang, cho phép kính hiển vi huỳnh quang nhìn thấy vị trí của nó. Ngoài ra, thêm vào giữa một chất dẫn truyền thần kinh rất phổ biến, glutamate. Kết quả là ngay lập tức. Trong mười phút họ có thể thấy cách huỳnh quang đi vào bên trong tế bào hình sao và đang di chuyển giữa các tế bào như thể đó là một làn sóng. Với thí nghiệm này, họ đã chỉ ra rằng glia giao tiếp giữa nó và tế bào thần kinh, vì không có chất dẫn truyền thần kinh, sóng không bắt đầu.

Được biết đến cuối cùng về các tế bào thần kinh đệm

Thông qua nghiên cứu gần đây, người ta đã phát hiện ra rằng glia phát hiện tất cả các loại chất dẫn truyền thần kinh. Hơn nữa, cả astrocytes và microglia đều có khả năng sản xuất và giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh (mặc dù các yếu tố này được gọi là gliotransmitters vì chúng có nguồn gốc từ glia), do đó ảnh hưởng đến các khớp thần kinh của các tế bào thần kinh.

Một lĩnh vực nghiên cứu hiện tại là để xem nơi các tế bào glia ảnh hưởng đến hoạt động chung của não và các quá trình tâm thần phức tạp, thích học, nhớ hay ngủ.