UTサンアントニオ校の研究者らは、神経細胞内で起こる電気信号に関する新たな詳細を明らかにし、脳に対する科学者の理解を深めた。
ニューロン内部の電気活動を研究しているサンアントニオ工科大学の研究チームと国際共同研究者は、 マルセロ・マルチョ、物理学および天文学の教授および同学科のメンバー 生物物理グループ、 そして マッド・モーシン、博士課程の学生であり、 物理学博士号。
「電気プロセスがどのように機能するかを理解することは、細胞の骨格の挙動をニューロンの活動に結び付けるために重要である可能性があります」とマルチョ氏は述べた。
科学者たちは神経細胞がどのように外膜を介して信号を伝達するのかを理解する上で大きな進歩を遂げているが、マルチョのチームは細胞の内部、細胞骨格内で何が起こっているのかに焦点を当てている。細胞骨格は、細胞の細胞質内に位置する構造のネットワークであり、アクチン フィラメントと微小管で構成されます。
これまでの研究では、神経シグナル伝達におけるこれらの構造の役割は過小評価されてきました。しかし マルチョウの研究 微小管が小型の電線として機能し、長距離の信号伝達を容易にする可能性があることを示唆しています。
「細胞は、遅い拡散プロセスのみに依存するのではなく、これらの細胞骨格構造に沿った電気信号を利用して、局所的な生化学反応を調節し、複雑な脳機能をサポートする可能性がある」とマルチョ氏は述べた。
「長期的には、細胞骨格フィラメントの電気的機能不全がニューロンにどのような影響を与えるかを理解できれば、一部の神経変性疾患の治療法の開発に役立つ可能性がある。また、記憶、学習、細胞骨格コミュニケーションの関係を理解することで、記憶喪失を予防、遅らせ、逆転させ、神経可塑性（生涯を通じて適応する脳の能力）を改善する治療法につながる可能性がある」と同氏は付け加えた。
生物物理学と神経科学のハブ
科学者らは、高度な研究モデルを使用して、微小管内で約 39 ヘルツの電気振動を生成する分子メカニズムを発見しました。この周波数は、脳活動中に観察される周波数と同様です。電気的に刺激されると、これらの構造は小さな開口部 (ナノポア) を介して内部表面と外部表面の間でエネルギーを伝達し、神経伝達の効率と持続時間を改善する可能性があります。
「あなたの体と脳が現代のハイテク車であると想像してください。自然がそれを提供し、私たちはそれを運転し操作する方法を学びました」とマルチョ氏は語った。 「しかし、時間が経つにつれて、車のパフォーマンスが低下し、コマンドが誤動作し始めることに気づきます。車を何年にもわたって「健康」に保つ方法を知りたいと考えており、パフォーマンスを向上させるために修正を加えたいと思うかもしれません。」
「各ニューロンがどのように機能するかをより深く理解できれば、車と同じように、ニューロンを維持、改善、修理する方法を学ぶことができます」と彼は付け加えた。
このチームの発見は、生物物理学と神経科学研究の拠点としての同大学の評判の高まりを基礎にしており、科学者がどのように物理学と生物学の間のギャップを埋めて、生命システムがどのように機能し、情報を処理するかをよりよく理解していることを示しています。
彼らの研究は研究に掲載されています。微小管の電気振動』に掲載されました。 科学レポート、世界で 3 番目に多く引用されている科学雑誌。
#物理学者が画期的な発見を行い壊滅的な病気と戦うための新たな道を開く