Najbardziej złożona część mózgu ssaków – kora mózgowa – składa się z ciał neuronów tworzących skomplikowaną sieć. Pod względem anatomicznym, organizacja obszarów kory zależy od ich funkcji sensorycznych, motorycznych i asocjacyjnych. Dlatego mózgi wszystkich zwierząt są funkcjonalnie podobne, ale różnią się detalami, a nawet stopniem złożoności pojedynczych komórek nerwowych.
Neurobiolodzy z Uniwersytetu Ruhry w Bochum pod kierownictwem prof. Petry Wahle wykazali, że ssaki naczelne i nie-naczelne różnią się pod względem architektury aksonów, które są odpowiedzialne za przekazywanie sygnałów elektrycznych (potencjałów czynnościowych). Szczegóły opisano w czasopiśmie eLife.
Gdy akson wyrasta z dendrytu
Każdy neuron zazwyczaj składa się z ciała komórki (zwanego perykarionem lub somą) i odchodzących od niego wypustek nerwowych: dendrytów i aksonów. Cały neuron, podobnie jak wszystkie inne komórki zwierzęce, pokryty jest błoną komórkową o grubości ok. 5 nm (neurolemmą).
Zgodnie z podręcznikową wiedzą, do tej pory uważano, że akson zawsze powstaje z perykarionu. W ostatnich latach wykazano, że aksony mogą wyrastać także z dendrytów, służąc tym samym do zbierania sygnałów elektrycznych. Zjawisko to jest określane mianem dendrytów przenoszących akson. Okazuje się, że nie u wszystkich zwierząt jest tak samo.
Prof. Petra Wahle mówi:
Wyjątkowym aspektem projektu jest to, że zespół pracował z archiwalnymi preparatami tkanek i szkiełek, w tym z materiałem, który od lat jest wykorzystywany do nauczania studentów.
Przebadano różne gatunki zwierząt, m.in. gryzonie (myszy, szczury), zwierzęta kopytne (świnie), zwierzęta mięsożerne (koty, fretki), makaki i człowiekowate z rzędu naczelnych. Zastosowano pięć różnych metod barwienia i oceniono ponad 34 000 neuronów, uzyskując niesamowite wyniki. Wykazano istnienie różnic między zwierzętami niebędącymi naczelnymi a naczelnymi. Pobudzające neurony piramidowe, w szczególności warstwy zewnętrznej II i III kory mózgowej naczelnych, mają wyraźnie mniej dendrytów przenoszących aksony niż neurony piramidowe u organizmów niebędących naczelnymi. Stwierdzono ilościowe różnice w proporcji komórek z dendrytami przenoszącymi akson u człowieka i kota. Nie zaobserwowano różnic ilościowych w obszarach korowych makaków, w których występują pierwotne funkcje czuciowe i wyższe funkcje mózgu.
Naukowcy wciąż niewiele wiedzą na temat funkcji dendrytów przenoszących aksony. Zazwyczaj neuron integruje pobudzające sygnały wejściowe docierające do dendrytów z sygnałami hamującymi – jest to proces tzw. integracji somatodendrytycznej. Następnie neuron decyduje, czy dane wejściowe są wystarczająco silne i ważne, by przekazać je za pomocą potencjałów czynnościowych do innych neuronów i obszarów mózgu.
Dendryty przenoszące aksony są pod pewnym względem “uprzywilejowane”, ponieważ ich sygnały wejściowe są w stanie wywołać potencjały czynnościowe bezpośrednio, bez udziału integracji somatycznej i hamowania somatycznego. Nie wiadomo, dlaczego powstała ta różnica gatunkowa i jakie potencjalne korzyści może ona przynieść przetwarzaniu informacji w korze nowej u naczelnych.