Sciencistoj eltrovis ke neŭronoj – la nervaj ĉeloj – kreskigas siajn aksonojn ne nur sekvante specifajn kemiajn spurojn rekoneblaj de la ĉelaj membranaj proteinoj, sed pro la denseco de la ĉirkaŭanta medio.

Delonge estas ĝenerala scio, ke la ĉeloj komunikiĝas inter si per livero kaj ricevo de specifaj molekuloj, kaptitaj per fakaj proteinoj kiuj troviĝas sur la ĉela membrano. Do, la kvanto kaj kvalito de tiuj molekuloj donas precizan informon al la ricevanta ĉelo, kiu kondutas sin akorde. Esence, la komunikado inter la diversaj ĉeloj de organismo dependas fundamente de molekuloj. Tiun ĉi hipotezon forte subtenas diversaj esploroj, kaj oni klare vidas ĝin kiam observas la agadon de hormonoj. Tamen, la fizika propreco de la ĉirkaŭanta medio kie troviĝas la ĉelo ne estas malobservinda.

La esploron ĉefkapis David Koser, kun teamo da sciencistoj el Britio, Germanio, Svislando kaj Brazilo. Ili kultivis la retinan neŭronojn de la rano Xenopus kaj ŝanĝis la densecon de la ĉirkaŭanta medio. La medio kie troviĝis la neŭrono estis kemie neŭtrala, do neniu kemia spuro ekzistas por ŝanĝi la orientiĝon de la neŭrono. La sciencistoj trovis, ke la neŭrono kreskigas aksonon multe pli rapide kaj longdistance en medio malpli densa ol la kutima. Tamen, la kreskiĝo estas multe malpli ordigita ol la originale densa medio. En pli alta denseco, la aksonoj ofte kreskas rekte al specifa loko, kvazaŭ koncentrante la forton de la kreskiĝo por malfermi spacon en tiu neordinara medio. Kun malpli alta denseco, diversaj aksonoj kreskas rapide kaj dise, sen ajna klara direkto.

La sciencistoj ankaŭ pruvis, ke la ĉefrolanto de aksona kreskiĝo en la neŭronoj estas jonaj kanaloj. Tiuj specifaj kanaloj estis antaŭe observitaj kiel gravaj por la disetendiĝo de la aksonoj. Uzinte specifan proteinon kiu blokas la recepteblecon de tiuj jonaj kanaloj, la sciencistoj observis senordan kaj anomalian kreskiĝon de la neŭrono.

Post tiu konstato en in vitro medio, la teamo decidis malkovri ĉu la sama fenomeno observeblas en in vivo medio. Ili uzis la disvolviĝantan cerban nervan histon de la ranido Xenopus kiel medio. Per kemiaj metodoj ili kapablis rekoni la malpli densaj partoj de la cerbo kaj konstatis, ke la aksonoj ankaŭ etendiĝas akorde kun la fizikaj aspektoj de la ĉirkaŭaĵo. Ankaŭ provoj kun la blokanta proteino akordis kun la rezultoj en la artefarita medio.

Konklude, la sciencistoj eltrovis ke la fizika propreco de la medio estas ege grava por kreskiĝo de novaj aksonoj, kaj la denseco – ĉu tre densa, ĉu tre maldensa – povas anomalie kreskigi la neŭronon. Ne malpli grava estas, ke la kreskiĝo dependas de jonaj kanaloj kiuj kapablas ekkapti la densecon de la ĉirkaŭa medio kaj difini kiom rapide kaj efike povas aksono kreski. Tiuj rezultoj estas ege gravaj por ekkompreni kia modlebla estas la cerbo, kaj kiel ĝi povas reagi antaŭ akcidento kiu vundas la nervan histon.

Fonto: David Koser, Amelia J. Thompson, Sara K Foster, et al. 2016. Mechanosensing is critical for axon growth in the developing brain. Nature Neuroscience doi:10.1038/nn.4394