img019

6.2.7. Tworzenie się połączeń między strukturami układu nerwowego

Wkrótce po powstaniu neurony zaczynają rozwijać swoją wypustkę osiową (akson),¹! za pomocą którego ustanawiają rozległe i skomplikowane połączenia z neuronamij innych struktur. Pierwsze takie połączenia powstają bardzo wcześnie (ryc. 6.5).l

E 8,5    ----- E 9,0    E 9,5

Ryc. 6.5. Rozwój najwcześniejszych połączeń w mózgu myszy. Liczby z lewej strony każdeg oznaczają wiek w dniach od zapłodnienia (E). abn — jądro przednio-podstawne; nmes V śródmózgowiowe nerwu trójdzielnego; dtmes V — szlak zstępujący jądra śródmózgowiowe trójdzielnego; g V — zwój nerwu trójdzielnego; g VII — zwój nerwu twarzowego; mlf -podłużny przyśrodkowy; o — zawiązek oka; u — zawiązek ucha. (Wg: Easter i in. 1993. zm

-(-dtmes V

gV "V £]•    /

Stwierdzono też, że niektóre neurony już w trakcie migracji z warstwy rozroi swojej właściwej struktury mogą wysyłać wypustki aksonalne znacznej c będące zaczątkami połączeń długich mózgu. Połączenia te mogą być funkcjonalne, gdyż wykazano, że w bardzo jeszcze pierwotnych fazach niektórych struktur istnieją w nich w pełni wykształcone synapsy. Jednoczę; jak w układzie wzrokowym, wiele jeszcze czasu upływa, nim zaczną receptory obwodowe, a więc cały układ zacznie przetwarzać informacje o zewnętrznym.

Jaki jest sens tego „pośpiechu”, dlaczego połączenia nie mogłyby rozw później? Jak się wydaje, jedną z przyczyn wczesnego rozwoju połączeń je; dużo łatwiej nawiązują się one, gdy odległość między strukturami jest niewielka. We wczesnych fazach rozwoju mózgu nawet dużych zwierz struktury może dzielić od siebie odległość milimetra lub kilku milimetrów, gdy w późniejszych okresach rozwoju odległości te mogą być dziesięcic a nawet stukrotnie większe. Ponadto droga ta może być skomplikowan przegradzają ją populacje neuronów, których tam wcześniej nie było. Wszystl jeszcze większe znaczenie, gdy weźmiemy pod uwagę, że czynnniki przyc i odpychające stożki wzrostu aksonów, a więc wpływające na kierunek, \

rosną, są to najczęściej cząsteczki białkowe dużych rozmiarów, słabo dyfundujące, a więc działające lokalnie. Tak więc, przy dłuższych dystansach do pokonania, musiała by istnieć cała „sztafeta” sygnałów, co zresztą i tak jest często konieczne .w przypadku rozwoju dłuższych połączeń. Wszystkie te pierwotne długie szlaki - połączeń mózgu przebiegają w jego warstwie brzeżnej, co przypomina stosunki, jakie obserwujemy w rdzeniu kręgowym, także u dorosłego zwierzęcia.

•4 Jednak nie wszystkie połączenia długie rozwijają się wcześnie. Na przykład, u' człowieka aksony komórek okolicy ruchowej kory docierają do zgrubienia ^■lędźwiowego w rdzeniu kręgowym dopiero w rok po urodzeniu, czego widomym ^'•objawem jest zanik odruchu Babińskiego u dzieci (por. rozdz. 10). Prawdopodobnie .jfjest tó najpóźniej rozwijające się połączenie długie mózgu.

RV -

gjł.7.1. Stożek wzrostu aksonu i czynniki nadające kierunek Dsńącemu aksonowi

ną rolę w ukierunkowaniu zarówno migracji neuronów, jak i drogi wzrostu ónów odgrywają białka adhezji komórkowej, wydzielane do przestrzeni mię-jfkómórkowej przez komórki danej struktury. Dobrze znana i ważna jest dżina proteoglikanów chondroitynosiarkowych. W dużej ilości wydziela przykład obszar podpłytkowy kory, a kierują się nimi zarówno aksony ńrzowo-korowe, które są przyciągane do miejsc bogatych w te związki, korowo-wzgórzowe, które ich unikają. Zasadniczym elementem, na który terają wpływ białka wpływające na wydłużanie się aksonu, jest cytoszkielet, mgi przede wszystkim aktyna oraz białka strukturalne mikrotubul i związane (białka MAP.

Niektóre białka adhezyjne, takie jak NCAM, LI czy TAG-1 występują w dużym ężeniu na powierzchni błony komórkowej stożka wzrostu aksonów. Ich część aatyczna może bezpośrednio oddziaływać na elementy cytoszkieletu aksonu, p ważne są tu białka z grupy integryn, które są najprawdopodobniej głównymi okami określającymi specyficzną interakcję stożków wzrostu danej grupy ó\v z odpowiednimi strukturami mózgu, a więc ustalającymi drogę, którą aksony miejsca, do których mają wrastać. Poprzez wtórne, wewnątrzkomórkowe iiki pobudzenia białka te wpływają silnie na polimeryzację aktyny stożka il. Natomiast kadheryny wiążą sąsiednie komórki struktury, czyniąc przestrzeń komórkową mniej przenikliwą dla stożków wzrostu. Jeszcze bardziej „znie-ćo” oddziałują na stożek wzrostu kolapsyny i semaforyny, a także białko NI-35. Kontakt z nimi zapoczątkowuje depolimeryzację aktyny, a więc f^: (zapadnięcie się i wycofanie) stożka wzrostu aksonu. Zapobiega to wrastaniu ' do niewłaściwych struktur.

rdzono też, że niezwykle ważną rolę w procesie ukierunkowywania wzrostu dgrywa białko GAP-43, którego brak powoduje na przykład duże zaburzenia j'u projekcji nerwów wzrokowych: po dojściu do skrzyżowania wzrokowego bmórek zwojowych siatkówki nie mogą wówczas wybrać właściwej drogi, Bogmatwane kłębki włókien. Wszystkie te czynniki działają poprzez receptory