Основните принципи на функциониране на неврона са, че синапсът предава нервни импулси на дендритите и клетъчното тяло (входна верига), а аксонът ги извежда (изходна верига).
Учени от университета Northwestern са открили няколко изненадващи свойства на аксоните, едно от които е, че могат да предават сигнали наобратно – към клетъчното тяло. Оказва се също, че аксоните могат да си "говорят" помежду си.
"Открихме няколко неща, фундаментални за това как функционират невроните, които са напълно противоположни от информацията, която може да намерите в учебниците по невробиология", каза Нелсън Спрустън, един от авторите на откритието. "Сигналите могат да пътуват от края на аксона към клетъчното тяло, а ние смятахме, че възможно е само обратното. Останахме удивени от видяното."
Преди да пратят сигнали наобратно, аксоните могат да извършат свои собствени изчисления без участието на тялото на клетката или дендритите. Това е в противоречие с типичната невронна комуникация, където аксонът на един неврон е в контакт с дендритa на друг или с неговото клетъчно тяло, но не и с неговия аксон.
За разлика от изчисленията, извършвани в дендритите, тези, случващи се в аксоните, са с хиляди пъти по-бавни, като най-вероятно по този начин създават средство за невроните да извършват бързи изчисления в дендритите и бавни в аксоните. Това допълнително знание за функционирането на невроните е нужно на учените, които изучават неврологични болести като епилепсия, аутизъм и Алцхаймер.
Спрустън и колегите му първо открили, че отделни нервни клетки могат да изпращат сигнали дори при отсъствието на електрична стимулация в клетъчното тяло или в дендритите. Подобно на паметта ни, запомняйки телефонен номер, който ще използваме по-късно, нервната клетка може да запази и интегрира даден стимул задълго – от няколко секунди до минути, което е наистина много за един неврон. След като невронът достигне някакъв праг, той предава дълга серия от нервни сигнали, дори при отсъствие на стимул. Всичко това се случва в аксона.
Спрустън и екипът му стимулирали неврон в продължение на една до две минути на интервали от 10 секунди. Невронът предавал сигнали през това време, но дори когато стимулацията била прекъсната, той продължил да предава в продължение на минута.
"Много е необичайно, че неврон може да предава продължителни импулси дори и без стимул", казва Спрустън. "Това е напълно ново знание - невронът може да интегрира информация за дълго време, повече от типичната скорост на функционирането му, която е от няколко милисекунди до минута.
"Тази клетъчна памет е новост", казва Спрустън. "Невронът реагира на това, което му се е случило преди минута или повече." Учените са открили, че клетъчната памет се намира в аксона, а акционния потенциал се генерира в края му, вместо близо до клетъчното тяло.
Едно от най-изненадващите открития на учените било, когато наблюдавали как при стимулация на един неврон, друг предавал импулси, без да бъде стимулиран и без участието на дендритите или клетъчното тяло. Комуникацията се извършвала чрез аксоните.
"Аксоните си говорят едни с други, но за нас е пълна мистерия как това се случва", казва Спрустън. "Следващият голям въпрос е колко разпространено е това поведения? Случва ли се на много неврони? Ние не смятаме, че е рядкост, затова е важно да разберем как и при какви условия се получава."
Източник: PhysOrg