Creierul este format în mare parte din neuroni, nu-i aşa? Nu. Conţine de nouă ori mai multe celule gliale comparativ cu câţi neuroni are. Timp de cincizeci de ani, neurologii au considerat că celulele gliale au un rol de susţinere în raport cu neuronii: ele contracarează atacul agenţilor patogeni, menţinând echilibrul ionic din jurul neuronilor şi izolândui de orice interferenţă electrică.
Cele mai recente studii arată însă că celulele gliale sunt foarte implicate în toate aspectele care au dea face cu procesul asimilării informaţiilor, desfăşurat la nivelul creierului. Şi nu ne referim aici doar la faptul că celulele gliale „vorbesc“ cu neuronii, ci şi la comunicarea dintre ele însele, susţinând şi declanşând astfel procesele de reacţie, de învăţare şi de rememorare în plan cerebral. Înţelegerea sistemului de funcţionare aferent celulelor gliale poate modifica substanţial reprezentarea noastră cu privire la activitatea creierului şi a minţii.
COMUNICĂ ÎN PERMANENŢĂ
Celulele gliale sunt de trei tipuri. Celulele microgliale din creier funcţionează ca celule ale sistemului imunitar, protejând neuronii de contactul cu orice fel de intruşi. Oligodendrocitele formează teci izolante de mielină în jurul axonilor dilataţi care transportă semnalele de la un neuron la altul. Astrocitele înconjură neuronii, mai ales golurile (fantele) sinaptice în care moleculele sinaptice traversează spaţiile vide infime dintre capătul axonului unui neuron şi dendrita neuronului următor. Cercetările de ultimă oră demonstrează că astrocitele – cele mai numeroase dintre celulele gliale – îndeplinesc mai multe funcţii distincte.
Şi totuşi, neuronii şi celulele gliale diferă semnificativ în privinţa modalităţii de transmitere a informaţiei. Neuronii transmit impulsuri electrice rapide, reprezentând aşanumitul potenţial de acţiune. Astrocitele folosesc mesaje chimice, care sunt controlate de concentraţiile mai ridicate sau mai scăzute ale ionilor de calciu. Densitatea sporită a acestora se răspândeşte dea lungul celulei asemenea unui val de oameni care se revarsă spre tribune la un meci de baschet – iar destul de frecvent se propagă înspre astrocitele învecinate prin intermediul canalelor dintre celule. Deşi sunt destul de diferite, cele două categorii de celule folosesc adesea aceleaşi tipuri de molecule pe post de mesageri.
Astrocitele afectează modul de semnalizare folosit de neuroni situaţi dea lungul unui lanţ şi, folosind propria lor conexiune, ele influenţează şi modalitatea în care neuronii sunt activaţi în diferitele regiuni ale creierului. Cercetătorii consideră acum că astrocitele coordonează activitatea celulelor nervoase în diferitele regiuni ale creierului în acelaşi timp, prin propagarea valurilor de ioni de calciu.
INDICII OFERITE DE EPILEPSIE
O modalitate de a analiza modul de comunicare caracteristic celulelor gliale constă în a analiza procesele care au loc în timpul crizelor de epilepsie. Această stare se manifestă prin perturbări ocazionale bruşte ale conştiinţei sau prin convulsii şi spasme incontrolabile. În cadrul acestor episoade, neuronii dintr-o regiune a creierului se activează spontan, printr-o sincronizare completă. În unele cazuri, se activează doar unele celule. În altele însă, activarea neuronală se răspândeşte în regiuni ample ale cortexului cerebral. Procesul de activare poate fi foarte intens. Aceste adevărate furtuni de electricitate aduc temporar regiunile afectate ale creierului într-un punct mort. Dar cum se întâmplă asta?
Pentru a găsi un răspuns la întrebarea de mai sus, s-au analizat ţesuturile provenind din hipocampusul pacienţilor epileptici. Hipocampusul este puternic implicat în instalarea şi răspândirea crizelor, iar în cazul pacienţilor care suferă de epilepsie el poate fi îndepărtat chirurgical ca o formă radicală de tratament.
Efectuând experimente asupra acestei secţiuni subţiri detaşate de hipocampus, am putut detecta fluxurile ionice care curg prin membranele astrocitelor individuale şi am măsurat astfel activitatea canalelor de ioni individuali şi a receptivităţii.
La nivelul unui creier sănătos, există în mod normal două tipuri distincte de astrocite: celulele de tip gluT şi cele de tip gluR. Dar s-a descoperit că într-o formă răspândită a epilepsiei ce afectează lobul temporal, numită scleroza hipocampusului, celulele de tip gluT lipsesc complet din hipocampus. În cazul unui creier sănătos, aceste astrocite absorb glutamatul eliberat de neuroni şi inhibă aşadar stimularea prelungită a lor. Celulele de tip gluT conţin de asemenea conductori de potasiu în membrana celulară care pot înlătura ionii de potasiu din spaţiul intracelular, blocând astfel neuronii pentru ca aceştia să nu o ia razna. S-a dovedit că astrocitele de tip gluT sunt conectate împreună la reţele lungi, care conţin sute de sinapse.
Funcţionând împreună ca o reţea bine dezvoltată, celulele de tip gluT pot înlătura simultan moleculele şi ionii din mai mulţi neuroni, prin devierea lor către vasele de sânge de unde sunt redirecţionate, blocând procesul hiperactiv de transmitere dintr-o anumită regiune cerebrală.
În orice caz, pierderea de celule de tip gluT din hipocampus previne îndepărtarea rapidă a moleculeor şi ionilor cu rol de transmiţători. În schimb, substanţele sunt colectate în jurul neuronilor, stimulândui la maxim prea mult timp şi amplificând astfel probabilitatea activării excesive.
O consecinţă ulterioară a pierderii de celule de tip gluT constă în faptul că neuronii ajung să fie privaţi de energie. La nivelul unui ţesut sănătos, astrocitele absorb glucoza din sânge şi o transformă în acid lactic, pe care îl folosesc neuronii pentru a genera energie. Lipsa de astrocite de tip gluT la pacienţii care suferă de scleroza hipocampusului pare să diminueze în modul cel mai serios furnizarea unor substanţe nutritive către neuronii din acea regiune.
Astfel, se poate întâmpla ca formaţiuni vaste de neuroni să fie stimulate în exces la instalarea unei crize epileptice, pentru ca apoi să se blocheze în masă, epuizate. În ceea ce le priveşte, astrocitele de tip gluR sunt dotate cu receptori specializaţi, inclusiv pentru glutamat. Funcţia exactă a acestor celule rămâne încă necunoscută. Deşi acestea, asemenea astrocitelor de tip gluT, conţin canale de potasiu la nivelul membranelor, ele nu sunt conectate într-o reţea, astfel că nu pot înlătura ionii respectivi.
Pacienţii care suferă de o formă de scleroză a hipocampusului au celule de tip gluR, dar densitatea canalelor de potasiu la nivelul membranelor celulare este semnificativ mai mică decât în creierul sănătos. În plus, receptorii de glutamat din aceste celule au un ritm de acţiune mult mai lent. Acest lucru le poate permite neuronilor să se activeze mai uşor, sporind ulterior riscul instalării unei crize de epilepsie.
O NOUĂ PATOLOGIE
Ceea ce nu ştim încă este dacă deficienţa sau modificările înregistrate la nivelul celulelor determină de fapt această formă de epilepsie sau sunt o consecinţă a ei.
Oricum ar sta lucrurile, putem trage concluzia că celulele gliale şi neuronii cooperează destul de strâns.
Cercetările viitoare efectuate asupra problemelor de patologie la nivelul creierului vor trebui să ia în considerare nu numai activitatea neuronală, aşa cum s-a procedat până acum, ci şi pe cea specific glială.
Pentru a localiza mecanismele responsabile pentru anumite boli şi disfuncţionalităţi, cercetătorii trebuie să dezvolte o nouă înţelegere asupra modului în care celulele gliale – mai ales astrocitele – contribuie la procesarea informaţiei. Doar atunci vor putea fi dezvoltate tratamente eficiente în direcţia menţionată.