De zeci de ani, neuroștiința a abordat tulburările de mișcare — precum distonia, ataxia și tremorul — bazându-se pe o ipoteză fundamentală despre modul în care comunică celulele din cerebel. Însă, un nou studiu realizat la Virginia Tech și publicat în Journal of Physiology avertizează că o bună parte dintre strategiile de tratament actuale s-ar putea baza pe semnale cerebrale interpretate greșit.
Ce rol are cerebelul în coordonarea mișcărilor?
Aceste tulburări își au originea în probleme la nivelul cerebelului, o regiune a creierului implicată în coordonarea mișcărilor. Atunci când funcționarea cerebelului este perturbată, persoanele afectate pot prezenta simptome precum contracții musculare dureroase, posturi anormale și tremurături incontrolabile.
Situat la baza creierului, cerebelul acționează ca un centru principal de comandă pentru precizia mișcărilor. Când rețeaua sa neuronală este afectată, pacienții își pierd capacitatea de a executa mișcări fluide, confruntându-se cu simptome debilitante.
De ani de zile, neuroștiințificii s-au concentrat asupra relației dintre două tipuri de celule cerebrale din cerebel. Un grup, cunoscut sub numele de celule Purkinje, suprimă activitatea unui alt grup, numit celule ale nucleelor cerebeloase profunde. Datorită acestei conexiuni, cercetătorii au presupus, în general, că observarea activității celulelor Purkinje oferă o imagine fiabilă a ceea ce se întâmplă în celulele nucleelor profunde. Invalidarea acestei relații directe înseamnă că eforturile de a dezvolta noi tratamente motorii cronice concentrându-se doar pe exteriorul cerebelului ar putea fi, în cel mai bun caz, incomplete.
Un nou studiu condus de Meike van der Heijden sugerează că această presupunere s-ar putea să nu fie valabilă. Publicată în revista de specialitate Journal of Physiology, cercetarea a constatat că activitatea unui tip de celule nu prezice în mod fiabil activitatea celuilalt, în ciuda conexiunii lor anatomice directe.
„Observăm că nu există o relație liniară clară între activitatea celulelor Purkinje și cea a celulelor din nucleele profunde. Prin urmare, monitorizarea uneia dintre ele pentru a înțelege ce se întâmplă în cealaltă are o putere predictivă foarte limitată”, a declarat Van der Heijden, profesor asistent la institut.
Implicații pentru distonie, ataxie și tremor
Descoperirile ar putea avea implicații importante atât pentru cercetarea, cât și pentru tratamentul tulburărilor de mișcare cerebeloase.
„Activitatea celulelor Purkinje și a celulelor din nucleele profunde ale cerebelului este perturbată în starea de boală, iar o mai bună înțelegere a relației dintre aceste tipuri de neuroni va contribui, în cele din urmă, la optimizarea tratamentelor pentru afecțiuni precum distonia, ataxia și tremorul”, a declarat Alyssa Lyon, doctorandă în cadrul Programului de studii postuniversitare în biologie translațională, medicină și sănătate de la Virginia Tech și prima autoare a articolului, conform publicației Science Daily.
Unul dintre motivele pentru care celulele Purkinje au primit atât de multă atenție este faptul că sunt mai ușor de studiat. Acestea se află în stratul exterior al cerebelului, ceea ce le face mai accesibile cercetătorilor. Celulele din nucleii profunzi, în schimb, sunt situate mai adânc sub suprafața creierului și sunt mai dificil de măsurat direct.
Ca urmare, mulți oameni de știință au considerat activitatea celulelor Purkinje un biomarker util pentru a înțelege ce se întâmplă în celulele situate mai adânc.
De ce celulele Purkinje nu spun întreaga poveste a bolii
În condiții normale, celulele Purkinje inhibă celulele din nucleele profunde. Pe baza acestei relații, ne-am aștepta ca o activitate mai mare a celulelor Purkinje să corespundă unei activități mai scăzute a celulelor din nucleele profunde, în timp ce o activitate redusă a celulelor Purkinje ar avea efectul opus.
Pentru a testa această ipoteză, echipa de cercetare a analizat o bază de date cu înregistrări electrofiziologice colectate de la modele preclinice de afecțiuni cerebeloase.
Rezultatele nu au evidențiat nicio corelație semnificativă între activitatea celor două populații celulare.
„Sugerăm că, dacă doriți să aflați cum se comportă cerebelul într-o stare patologică, trebuie să analizați neuronii din nucleele profunde, nu doar celulele Purkinje”, a afirmat Van der Heijden, care ocupă, de asemenea, o funcție la Școala de Neuroștiințe a Universității Virginia Tech.
Ea a adăugat că cercetătorii ar trebui, de asemenea, să fie precauți în privința strategiilor de tratament care se concentrează pe modificarea activității celulelor Purkinje, în speranța că celulele din nucleele profunde vor răspunde în consecință.
„Acesta este un avertisment atât pentru înțelegerea activității cerebeloase în contextul bolii, cât și pentru tratarea acestor afecțiuni dificile. Trebuie să fim foarte atenți atunci când formulăm ipoteze și să realizăm experimente concrete pentru a ne testa ipotezele.”, a conchis Van der Heijden.
Așadar, pentru viitoarele terapii destinate bolilor neurologice motorii, monitorizarea exclusivă a celulelor Purkinje nu mai este un biomarker suficient. Concentrarea eforturilor de cercetare pe nucleele profunde ale cerebelului deschide un capitol nou și necesar în neuroștiința clinică.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Bacteriile care dau gust brânzeturilor artizanale ar putea fi utile și intestinului
Cum poate fi transformat ADN-ul într-un dispozitiv de stocare a datelor care consumă de 100 de ori mai puțină energie
Oamenii de știință explică de ce mersul devine mai greu odată cu vârsta
Remediul împotriva căderii părului s-ar putea ascunde în interiorul organismului, iar cercetătorii încearcă să-l descopere
