Новое исследование того, как нервные волокна входят в стенку спинного мозга на раннем этапе развития у рыбок данио, может привести к регенеративным методам лечения людей с травмами плечевого сплетения, группы нервов, которые начинаются от спинного мозга и переходят в руку.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications, исследователи из Университета Нотр-Дам определили, что широко отвергнутая гипотеза, разработанная в начале 20-го века, на самом деле верна и служит первым шагом в двустороннем подходе, при котором волокна, называемые аксонами, , войдите в спинной мозг.
"Оказывается, аксоны попадают в спинной мозг в течение многих дней во время развития," сказал Коди Дж. Смит, Элизабет и Майкл Галлахеры, доцент кафедры биологических наук в Нотр-Даме и Университетском центре стволовых клеток и регенеративной медицины. Смит является соавтором исследования с Эваном Николсом из Нотр-Дама, который в настоящее время изучает нейробиологию и поведение.
Эти нервные волокна отправляют сообщения другим клеткам. Например, аксоны в руках и на кончиках пальцев помогают мозгу определять, что на ощупь горячо, а что холодно. Когда эти нервы растягиваются, сжимаются или разрываются, например, в случае травмы плечевого сплетения, это может привести к необратимому повреждению и потере функции.
Смит и Николс использовали личинок рыбок данио для оценки двух гипотез, одну из которых выдвинул Сантьяго Рамон-и-Кахал, пионер современной клеточной нейробиологии, в 20-м веке. Кахал предположил, что аксоны используют "таран" подход на раннем этапе развития, пробив дыру в стенке спинного мозга. Гипотеза оказалась верной. Результаты были неожиданными, потому что у Кахала не было доступа к сегодняшним микроскопам, которые могут показать в реальном времени, как волокно проникает в стену.
Однако подход с использованием тарана – это только первый шаг. В течение нескольких лет ученые считали, что клетки пограничной крышки, расположенные на границе центральной и периферической нервной системы, являются движущей силой движения аксонов в спинной мозг.
Во время исследования группа Смита обнаружила, что аксоны проникают в спинной мозг, используя подход Кахаля, а клетки граничной крышки служат мостом для других аксонов, чтобы проникнуть в стену.
Это может быть важно при разработке стратегии восстановления травм плечевого сплетения.
"Мы вошли в это исследование с интересом к фундаментальной науке," Смит сказал. "Как эти аксоны попадают в стенку спинного мозга? Но это урок для широкой публики. Иногда фундаментальная наука может привести к открытиям, которые являются совершенно неожиданными, но имеют потенциальную и захватывающую пользу."