Livrare pentru un neurit

Modelarea computațională susține teoria conform căreia neuronii transportă moleculele la extremitățile lor conform unui model de „centură de sushi”.

Neuronii sunt caii de lucru ai sistemului nervos, formând rețele complexe pentru a stoca, procesa și face schimb de informații. Se conectează adesea la multe mii de alte celule prin structuri ramificate complicate numite neurite. Acest lucru conferă neuronilor forma lor complexă asemănătoare copacilor, ceea ce îi deosebește de multe alte tipuri de celule.

Cu toate acestea, la fel ca toate celulele, neuronii trebuie să repare și să înlocuiască continuu componentele lor interne pe măsură ce se deteriorează. Neuronii trebuie, de asemenea, să poată produce noi componente în anumite momente, de exemplu, când stabilesc noi conexiuni și formează amintiri. Dar cum se asigură neuronii că aceste componente sunt livrate la locul potrivit la momentul potrivit? În unele cazuri, neuronii reciclează pur și simplu componentele sau le creează pe noi acolo unde sunt necesare, dar experimentele sugerează că transportă alte componente esențiale în sus și în jos neurite ca și cum ar fi pe o bandă transportoare. Se crede că părți individuale ale unui neuron selectează anumite componente de care au nevoie dintre cele care trec. Dar poate acest sistem, cunoscut sub numele de modelul centurii de sushi, să distribuie materialul către toate părțile neuronilor în ciuda formelor lor complexe?

Folosind modelarea computerizată și matematică, Alex Williams și colegii săi arată că acest model poate explica într-adevăr transportul în neuroni, dar că prezice și anumite compromisuri. Pentru a menține o livrare precisă, neuronii trebuie să poată tolera întârzierile de ore în zile pentru distribuirea componentelor. Neuronii pot reduce aceste întârzieri, de exemplu, producând mai multe componente decât au nevoie. Cu toate acestea, astfel de soluții sunt costisitoare. Compensările dintre viteza, acuratețea și eficiența livrării limitează astfel capacitatea neuronilor de a se adapta și de a se repara și pot constrânge viteza și precizia cu care pot forma noi conexiuni și amintiri.

În viitor, lucrările experimentale ar trebui să dezvăluie dacă relațiile prezise de acest model se aplică în celule reale. În special, studiile ar trebui să examineze dacă neuronii cu forme și roluri diferite reglează fin sistemul de livrare pentru a se potrivi nevoilor lor specifice. De exemplu, unii neuroni pot tolera întârzieri lungi pentru a se asigura că componentele sunt livrate exact în locațiile potrivite, în timp ce alții pot acorda prioritate livrării rapide.

Pentru a afla mai multe

Citiți lucrarea de cercetare eLife pe care se bazează acest rezumat eLife: „Traficul dendritic se confruntă cu compromisuri critice din punct de vedere fiziologic cu precizie de viteză” (30 decembrie 2016).

Ascultă Timothy O’Leary discută despre transportul neuronilor în episodul 36 podcast-ul eLife.