Purkinje-Zellen werden mit einer zustandsabhängigen Anregung zum Leben erweckt

Zeichnung von Purkinje-Zellen (A) und Körnerzellen (B) aus Tauben-Kleinhirn von Ramón y Cajal, 1899.

Quelle: Santiago Ramón y Cajal / Öffentlicher Doman

Eine neue Studie von Forschern in Indien hat entdeckt, dass Purkinje-Zellen im Kleinhirn zwischen einem stillen "Down" -Zustand und einem platzenden "Up" -Zustand wechseln. Die Studie von September 2015, "AMPA-Rezeptor vermittelte synaptische Erregung treibt staatsabhängiges Platzen in Purkinje-Neuronen von Zebrafischlarven", wurde in eLife veröffentlicht .

Mit einer revolutionären Technik fanden Mohini Sengupta und Vatsala Thirumalai vom Nationalen Zentrum für biologische Wissenschaften (NCBS) in Bangalore heraus, dass Purkinje-Zellen je nach Spannung an ihren Zelloberflächen elektrische Signale in zwei verschiedenen Modi aussenden.

Einzelnes Zebrafisch Purkinje Neuron gefüllt mit roter Färbung.

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung von Rohit Suratekar und Mohini Sengupta

Der erste Modus, der "Down" -Zustand genannt wird, tritt auf, wenn das Innere der Zelle im Vergleich zum Äußeren negativer ist. In diesem Zustand waren die Zellen still, bis Signale von einem anderen Teil des Gehirns eintrafen, zu welchem ​​Zeitpunkt sie einen Stoß von Impulsen aussendeten.

Im zweiten Modus, dem sogenannten "up" -Zustand, war das Innere der Zelle im Vergleich zum Äußeren weniger negativ und die Purkinje-Zellen emittierten Reihimpulse mit einer konstanten Rate. In diesem Modus ignorierten diese Zellen jegliche Impulse, die von anderen Teilen des Gehirns kommen.

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Das Team von NCBS hat ihre Forschung an jungen Zebrafischen durchgeführt, die transparent sind, weil sie noch keinen Schädel entwickelt haben. Die Forscher waren in der Lage, spezifische Purkinje-Zellen in diesen Fischen zum Leuchten zu bringen, indem sie DNA in sie injizierten.

"Was auch immer das Kleinhirn tut, es macht viel davon."

Kleinhirn in rot.

Quelle: Wikimedia / Lifescience-Datenbank

Das Kleinhirn (lateinisch für "kleines Gehirn") wurde von Leonardo da Vinci im Jahre 1504 identifiziert, als er Wachsabgüsse des menschlichen Gehirns anfertigte. Traditionell wird das Kleinhirn als Sitz des Gleichgewichts, der Propriozeption und der Feinabstimmung motorischer Fähigkeiten wie Tennis spielen, Fahrradfahren oder Klavierspielen angesehen.

Mein Vater, Richard M. Bergland, war Neurochirurg, Neurowissenschaftler, Nationalspieler und Autor von The Fabric of Mind (Viking). Mein Vater war besessen von Purkinje-Zellen und dem Kleinhirn. Er hat diese Obsession an mich weitergegeben.

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Der Athlet's Way (St. Martin's Press) wurde von Anfang an um ein Split-Brain-Modell herum gebaut, das mein Vater und ich "up brain-down brain" genannt haben und das die exekutive Funktion des Sports im Großhirn (lateinisch für "Gehirn") bietet "), Und die automatischen Fähigkeiten und Muskelgedächtnis der Leistung im Kleinhirn. Auf P. 12, schreibe ich:

Mein Vater war schon immer fasziniert von den Purkinje-Zellen des Kleinhirns und ihrer Fähigkeit, das Muskelgedächtnis zu halten. Als ich ein Kind war, das jeden Tag Tennis spielte, hallten seine Worte in meinen Gedanken wider. "Carve die Rillen in das Kleinhirn, Chris. Denken Sie daran, Ihr Muskelgedächtnis mit jedem Schlag zu hämmern und zu schmieden. "

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung von Viking

Das Kleinhirn ist nur 10% des Hirnvolumens, aber hält über 50% der gesamten Neuronen des Gehirns . Aufgrund dieser Tatsache würde mein Vater sagen: "Wir wissen nicht genau, was das Kleinhirn tut, aber was immer es auch tut, es macht eine Menge davon."

In den letzten Jahren haben Studien gezeigt, dass das Kleinhirn eine zentrale Rolle bei der kognitiven Funktion und Kreativität spielen kann. Abnormitäten im Kleinhirn und in den Purkinje-Neuronen wurden kürzlich mit Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) in Verbindung gebracht.

Die neuesten Ergebnisse von NCBS weisen darauf hin, dass Purkinje-Zellen eine Kopie der Anweisungen erhalten, die an die Muskeln gesendet werden, und dann eine Reihe von Impulsen als Antwort erzeugen. Die Forscher glauben, dass die Existenz der Zustände "oben" und "unten" ein Mechanismus ist, der es den Purkinje-Zellen ermöglicht, zu wählen, ob sie solchen Anweisungen zuhören oder sie ignorieren wollen.

Schlussfolgerung: Purkinje-Zellen und das Kleinhirn stehen im Rampenlicht

Ich glaube, dass Purkinje-Zellen und das Kleinhirn zu lange vom Mainstream unterschätzt wurden. Als Neurowissenschaftler war mein Vater ein Visionär, der mit den Einschränkungen der Bildgebungs-Technologie frustriert war, um seine radikalen Ideen und Hypothesen über Purkinje-Zellen und das Kleinhirn in seinem Labor zu beweisen. Dies ist einer der Gründe, warum ich mich darauf gefreut habe, gestern über die NCBS-Studie zu lesen und ihre Ergebnisse hier mit Ihnen zu teilen.

Die Kleinhirn- und Purkinje-Zellen bleiben rätselhaft. Es ist wichtig, dass Forscher weiterhin finanzielle Mittel erhalten, um bessere bildgebende Verfahren und Experimente zu entwickeln, die unser Verständnis der Purkinje-Neuronen und des Kleinhirns in der Zukunft verbessern werden.

Wenn Sie mehr über Purkinje-Zellen und das Kleinhirn lesen möchten, sehen Sie sich meine früheren Blogbeiträge von Psychology Today oder kostenlose Auszüge aus The Athlete's Way an .

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