doc`GLIA` felfedezése
download 
Report Transcription
`GLIA` felfedezése
A ‘GLIA’ felfedezése "omnis cellula e cellula" minden élő sejt egy másik élő sejtből keletkezik (eredetileg Francois Raspail-tól (1794-1878) származó idézet, melyet később Rudolf Virchow (1821-1902) népszerűsített ) korai 17. század, elkezd terjedni az elképzelés, miszerint minden szövet és szervezet elemi egységekből épül fel. A gondolatot többen hirdették, pl. Pierre Gassendi és Robert Boyle. 17. század, az első mikroszkópok elterjedése és használatba vétele - pl. Robert Hooke, Marcello Malphigi, Nehemiah Grew 1665, Robert Hooke mikor a paratölgy finom struktúráját vizsgálta, ismétlődő struktúrákat figyelt meg, melyek a szerzetesi cellákra emlékeztették – így született meg a “cell” kifejezés 1635-1703, English natural philosopher, architect and polymath A ‘GLIA’ felfedezése 1673-1696, valószínűleg Antonius van Leeuwenhoek fedezte fel az első állati sejtet. Ő látta először egy perifériás ideg szabályos szerkezetét egy szaggitális metszeten 1632-1723, Dutch tradesman and scientist “Often and not without pleasure, I have observed the structure of the nerves to be composed of very slender vessels of an indescribable fineness, running lengthwise to form the nerve” Leeuwenhoek rajza “Nerves (BCDEF),”composed by many “vessels” in which “the lines or strokes denote the cavities or orifices of those vessels. This Nerve is surrounded, in part, by five other Nerves (GGGGG)” in which only “external coats” are represented. A ‘GLIA’ felfedezése 1797, Felice Fontana metszeteket készített idegekből és körkörös struktúrákat talált bennük 700x nagyítás mellett. Ő találta ki, hogy viasz modelleket lehet készíteni a szervekről oktatási célokra. 1730-1805, Italian physiologist 1831, Robert Brown fedezte fel a sejtmagot. Róla nevezték el a Brown mozgást (pollenszemcsék mozgását figyelte meg vizes oldatukban. A jelenséget később Einstein magyarázta meg 1905-ben – a láthatatlan vízmolekulákkal való ütközést..) 1773 -1858, Scottish botanist and palaeobotanist A ‘GLIA’ felfedezése 1838, Robert Remak leírta a (myelin) hüvelyt az egyedi idegrostok körül. (Remak sejtek: olyan Schwann sejtek, melyek nem myelinálnak) 1815-1865, Polish/German embryologist, physiologist, and neurologist 1839, Theodore Schwann javasolta, hogy a myelin-hüvelyt specialzált sejtek termelik (a később róla elnevezett Schwann sejtek); Ő hozta létre a „cellular theory” elméletét. Schwann állította fel az embriológia alapvető elméletét mikor megfigyelte, hogy egy petesejtből jön létre egy teljes szervezet. "All living things are composed of cells and cell products" 1810-1882, German physiologist 1847, Matthias Jakob Schleiden a „cellular theory” megalapítója, Schwann-nal együtt. Szintén észrevette a sejtmag jelentőségét és kapcsolatát a sejtosztódással. Elsők között ismerte el Darwin evolúció-elméletét (1859). 1804-1881, German botanist A ‘GLIA’ felfedezése 1836, Christian Gottfried Ehrenberg valószínűleg ő figyelt meg először idegrendszeri sejtet a pióca tanulmányozása során 1795–1876, German naturalist, zoologist, comparative anatomist, geologist, and microscopist, 1837, Johann Evangelista Purkinje a kisagyat tanulmányozta és leírta a később róla elnevezett sejttípust 1787-1869, Czech anatomist and physiologist Purkinje eredeti, első rajzai a Purkinje sejtekről, 1837. Purkinje sejtek, Fotó: Alan Opsahl, Pfizer A ‘GLIA’ felfedezése 1837, Gustav Gabriel Valentin, Purkinje tanítványa volt, ő közölte az első olyan rajzokat idegsejtekről (melyet ő “kugeln”-nek nevezett), ahol már sejtmag és intracelluláris struktúrák is fel voltak tüntetve. Ő javasolta először, hogy az idegrendszer aktív és passzív elemekből áll. 1810-1883, German physiologist 1851, Heinrich Müller fedezte fel a radiális rostokat a retinában (később ezeket a sejteket róla nevezték el Kölliker javaslatára) 1820-1864, German anatomist 1858, Max Schultze részletesen vizsgálta a Müller sejteket Cajal’s drawings on Müller cells 1825-1874, German microscopic anatomist A ‘GLIA’ felfedezése 1857, Karl Bergmann azonosította a kisagyi radiális rostokat (Bergmann-rostok), míg később Golgi leírta később ezek sejttesteit (Golgi—féle epiteliális sejtek). Mivel Golgi-féle gátló neuronok vannak a közelben, ezért a modern korban a 1814-1865 Bergmann-glia elnevezést használjuk. Red: Purkinje cell Green: Bergmann glia Blue: Granule neuron nuclei Furrer et al. 2011 1862, Wilhelm Kühne írta le a neuro-muszkuláris kapcsolatot és bevezette a “végtalp (“endplate”) kifejezést. 1837-1900, German physiologis 1860, a fiatal Otto Deiters fedezte fel a csillag alakú (stellate) sejteket a fehér és szürkeállományban - (ezek a későbbi asztrociták !) 1834–1863 German neuroanatomist Deiter’s drawing on a stellate cell glia glia (görög): ragadós A ‘GLIA’ felfedezése Neuroglia elnevezés először ! 1858, Rudolf Ludwig Karl Virchow (37 évesen) a Berlini Egyetem Patológiai Intézetében előadássorozatot tartott 13. előadásában (‘Spinal cord and the brain’) említette meg az „agyi kötőszövetet” („nervenkitt, nervecement”), melyet neurogliának nevezett el 1821–1902, German doctor, anthropologist, pathologist, prehistorian, biologist and politician Virchow gondolatai az előadásaiból készült „Cellular Pathologie” c. könyvben jelennek meg, 1858-ban. Rudolf Virchow és Karl Weigert szerint – a neuroglia szerepe csak a helykitöltés a neuronok között (‘neuroglia holds nervous elements together and gives the whole its form’) A gliát Virchow így definiálta „ .. connective substance, which forms in the brain, in the spinal cord and in the higher sensory nerves as a sort of nervenkitt (neuroglia), in which the nervous system elements are embedded”. For Virchow, glia was a connective tissue devoid of cellular elements. A ‘GLIA’ felfedezése 1874-75, Karl Weigert Virchow-val egyetértésben állította, hogy a gliasejtek pusztán passzív elemei az idegrendszernek, s szerepük pusztán a helykitöltés. 1845-1904, German Jewish pathologist 1869, Jacob Henle közölte az első képet, melyen az csillag alakú sejtek (később asztrociták) sejtes hálózatot alkotnak 1809-1885, German physician, pathologist and anatomist Csillag alakú sejtek hálózata ökör gerincvelőjében (Henle and Merkel, 1869). Verkhratsky A, Parpura V, Rodríguez JJ. 2011 A ‘GLIA’ felfedezése 1873, Camillo Golgi kifejlesztette az ezüst-kromát festést – ez volt a kezdete a hisztológia forradalmának, hiszen eddig csak festetlen preparátumokat vizsgáltak. Sokféle gliasejtet írt le. Protoplazmás asztroglia sejtek a 1843–1926, szürkeItalian physician, pathologist, állományban. scientist, and Nobel laureate Festette és rajzolta: (Nobel prize: from 1895) Golgi; 1883. Golgi már 1871-ben felismerte, hogy a gliasejtek az idegsejtektől eltérő sejtes populációt alkotnak. Megfigyelte, hogy a gliasejtek nyúlványokat nyújtanak a vérdeényekhez és azokon végtalpakat létesítenek. Ő javasolta először, hogy a gliasejtek metabolikus anyagokat továbbítanak az erekből az agyparenchimába (1875; 1894). A ‘GLIA’ felfedezése 1888-tól, Ramon y Cajal fejlesztette ki a „neuronal doctrine” elméletét, feltalálta az arany-klorid szublimálásos technikát, ami specifikus volt a rostos és plazmás asztrociták számára (e festés targetje IF, GFAP !) 1852-1934, Spanish pathologist, histologist, neuroscientist, Nobel laureate (1906) “each nerve cell is a totally autonomous physiological canton” 1888, Cajal Ramón y Cajal eredeti rajzai gliasejtekről: “Neuroglia of the superficial layers of the cerebrum; child of two months. Method of Golgi. A, B, [C], D, neuroglial cells of the plexiform layer; E, F, [G, H, K], R, neuroglial cells of the second and third layers; V, blood vessel; I, J, neuroglial cells with vascular [pedicles].” Verkhratsky, Butt 2007 A ‘GLIA’ felfedezése Cajal's drawing of Golgi impregnated glia showing human cortical neuroglial cells. B, C : Astrocytes in the stratum lucidum of the human CA1 area of the hippocampus with particular emphasis on the anatomy of perivascular astrocytes in the CA1 stratum radiatum. Verkhratsky A, Parpura V, Rodríguez JJ. 2011 Drawing by Cajal showing fibrous in the white matter of the cerebral cortex labeled with the gold chloride method. "Neuroglic cells of the white matter of the adult human brain. Gold [chloride] method. A, aspect of certain cells in which can be observed a fibrillar apparatus; B, C, aspect shown by other cells where the protoplasm stained in mass does not allow the visualization of fibrils; a, b, d, perivascular end-feet." This figure was published as Figure 14 by Cajal in 1913 (Cajal, 1913). (Copyright Herederos de Santiago Ramón y Cajal.) A ‘GLIA’ felfedezése Drawings by Cajal Drawing by Cajal showing protoplasmic astrocytes (containing relatively few fibrils) in the gray matter of the cerebral cortex labeled with the gold chloride method. "Part of a section of the gray substance of the brain of an adult human. Staining by gold chloride. A, large type of neuroglic cell; B, smaller type of neuroglic cell [than that showed in A]; C, [end]-foot inserted in a capillary; D, pyramidal cell [of the cerebral cortex]; a, capillary; b, small perivascular pedicles; d, non-neuroglic satellite cells." This figure was published as Figure 1 by Cajal in 1913 (Cajal, 1913). Note the astrocyte B contacting both the blood vessel a and the neuron D. Cells without processes such as those labeled d in this figure are what Cajal called the "third element." (Copyright Herederos de Santiago Ramón y Cajal.) Rostos (fibrous, white matter) Plazmás (protoplasmic, grey matter) A ‘GLIA’ felfedezése 1877, Gustav Retzius sok glia-típust leírt. Róla nevezték el a pióca-idegrendszer óriási (mm) Retzius sejtjeit és a Cajal-Retzius sejteket a cortex-ben. 1842-1919, Swedish physician and anatomist Humán főtuszok idegrendszerének festése ezüst-kromát technikával (Retzius, 1894). Gustaf Retzius is one of the fathers of the pseudoscientific race theory, "scientific racism", and one of those who tried to glorify the "Nordic race" as the highest race of mankind. Verkhratsky A, Parpura V, Rodríguez JJ. 2011 A ‘GLIA’ felfedezése Morfológiai diverzitás és a gliasejtek túlsúlya az agyban – ezt látta Gustaf Retzius. Két neuront nyíl jelöl. A gliasejteket ezüst impregnációs technikával festette. The image shows a drawing from Retzius’ book Biologische Untersuchungen (Stockholm: Samson and Wallin, 1890-1914), Vol. 6 (1894), Plate ii, Figure 5. (The image was kindly provided by Professor Helmut Kettenmann, MDC, Berlin) Verkhratsky, Butt 2007 hGFAP-GFP 2001 Emsley, Macklis 2006 Astroglial heterogeneity closely reflects the neuronaldefined anatomy of the adult murine CNS. Neuronal heterogeneity:based on drawings made by Cajal + Electrophysiology: data from the 1940’s (voltage clamp) and late 1970’s (patch clamp) Henry Markham Lausanne, Svájc, EPFL supercomputing project that can model components of the mammalian brain (first: cortical columns) to precise cellular detail and simulate their activity in 3D 2005 - 2010 rat cortical column ~ 10 000 neuron (100 000 coloumn) Morphological Classes of Neocortical Neurons Henry Markham Synaptic Innervation Patters to Determine Precise 3D Location of all synapses #synapses A Axonal Patterns Dendritic Patterns LBCPC 15 SBCPC 19 NBCPC 16 BTCPC 11 MCPC 9 Axonal branch order Henry Markham Dendritic branch order Wang et al., Cerebral Cortex, 2004 Diversity of Electrical Behaviors of Neocortical Neurons Henry Markham Multiple Electrical Types in Each Morphological Class Som a Targeting INT S Bipolar Bitufted L BC _bA D L BC _bI S L BC _bN A L BC _c A D L BC _c FS L BC _c S T L BC _c N A L BC _dFS L BC _dS T N BC _bN A N BC _c A D NBC -bAD N BC _c FS N BC _c N A N BC _dFS N BC _dST NBC -cST NBC -dAD NBC -bST Ax on Ta rge ting INTS Ex citatory Neurons Henry Markham SBC _bN A SBC _c A D SBC _c FS SBC _c N A SBC _dFS C hC _c A D C hC _c FS C hC -dN A SSC _c A D SSC _c ST L2PC -cAD L3PC -cAD L4PC -cAD L4SP-cAD l4SS-cAD L5CSPC-cAD L5CHPC-cAD L6CT PC-cAD L6CC PC-cAD L6CSPC-cAD Building NEURON Models of Neocrtical Neurons Using Ion Channel Compositions Predicted from gene Expression Studies harvest cytoplasm expel cytoplasm reverse transcription multiplex PCR Genes expressed ion channels formed resulting electrical behavior Henry Markham Visualizing Synaptic Maps onto Neocortical Neurons Henry Markham type of source cell maps & timing Albert Gideon Minimal Building Blocks to Build, Simulate and Visualize the Neocortical Column Cortical coloumn simulation Henry Markham Markram, Nature Reviews Neuroscience, 2006 Led by Dr. Henry Markram, The Blue Brain Project recently joined with other 12 partners to propose the Human Brain Project – a very large 10 year project that will pursue precisely these aims. The new grouping has just been awarded a Eur 1.4 million European grant to formulate a detailed proposal. To be integrated: glial cells !!! glial networks !!! * ** Other glia types: Oligodendrocytes, Schwann cells, NG2 glia….. A ‘GLIA’ felfedezése In 1893, Mihály Lenhossék vezette be az asztrocita kifejezést 1863-1937, was an Hungarian anatomist and histologist uncle to Albert Szent-Györgyi (1893-1986) Lenhossék Mihály vezette be az asztrocita szót, utalva a neuroglia sejtek alakjára. Ő írta az első terjedelmes összefoglalást a gliasejtekről egy könyvben, mely az idegrendszer finom-szerkezetéről szólt, a gerincvelőt állítva fókuszba. Állította, hogy a gliasejtek, melyeket oly sokan leírtak, egy vegyes populáció, és valójában több sejttípusból áll. Terminológiai változtatásokat javasolt (Lenhossek, 1893): „ I would suggest that all supportive cells be named as spongiocytes, and the most common form in vertebrates be named spider cells or astrocytes, and use the term neuroglia only cum grano salis (with a garin of salt), at least until we have a clearer view... Astrocytes are the small elements, which form the supportive system of the spinal cord. They are star shaped and indeed no other comparison describes their form so clearly. While the term spider cell introduced by Jastrowitz has become popular and gives a proper impression of the cells, one should regard Gierke’s note, namely that nobody has seen a spider with so many feet as these cells have processes.” A ‘GLIA’ felfedezése Asztrociták és radiális glia sejtek egy Lenhossék által preparált anyagban, 1893. A: Supportive cells (i.e. astrocytes) from the spinal cord of a 9 month old child; Golgi impregnation. B: Spinal cord of a 14 cm human embryo; Golgi impregnation of the supportive cells. A ‘GLIA’ felfedezése 1871, Louis Antoine Ranvier - Schwann sejteket ő nevezte el Schwann után, nevéhez fűződnek a Ranvier féle befűződések (“nodes of Ranvier”) 1835-1922, French physician, pathologist, anatomist and histologist 1889, Wilhelm His felfedezte, hogy az idegsejtek és a gliasejtek is a neuroektodermából származnak. A microtome feltalálója. Bevezette a dendrit fogalmát. (A fia volt kardiológus (Hiskötegek) !) 1831-1904, Swiss anatomist 1895, Albert von Kölliker írta le a hallóideg idegi elemeit (ökörben) és Andriezen-nel együtt leírták a rostos és protoplazmás asztrocitákat. Kölliker-től származik az axon elnevezés (1896). Rudolf Albert von Kölliker, 1817–1905, Swiss anatomist and physiologist A ‘GLIA’ felfedezése Protoplazmás asztrocita Rostos asztrocita szürkeállomány fehérállomány Neuroglia cells of brain shown by Golgi’s method. A. Cell with branched processes. B. Spider cell with unbranched processes. (After Andriezen.) in Henry Gray (1825–1861). Anatomy of the Human Body. 1918. A ‘GLIA’ felfedezése The role of glia A 19. század tulajdonítottak. végén a gliasejteknek többféle funkcionális szerepet Golgi, például abban hit, hogy a gliasejtek elsősorban az idegsejtek táplálását végzik az erekkel való kapcsolatuk révén. Ezt az elméletet Ramón y Cajal nem támogatta. Virchow eredeti elgondolását, miszerint a glia pusztán helykitöltő kötőszövet, sokan osztották, pl. Andriezen, Robertson és Weigart. Cajal még az 1920-as évekbe is így gondolta. Cajal bátyja, Pedro, az asztrocitákat szigetelő (insulator) sejteknek tekintette, melyek a nem kívánt idegi impulzusokat meggátolják. In the 1960’s Kuffler took astrocytes from the leech and mud puppy and added potassium, something that is known to flow out of neurons after they are stimulated. He thought this would confirm Pedro's theory that glial cells were insulators. What he found instead was that the electrical potential of glial cells responded to potassium. Kuffler and colleagues found that astrocytes exhibited an electrical potential, much like neurons. They also discovered in the frog and the leech that astrocytes were influenced by neuronal ion exchange, a process long held to be the chemical counterpart to thought. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-root-of-thought-what Verkhratsky, Butt 2007 The role of glia 1859-1922, German surgeon A ‘GLIA’ felfedezése 1894, Carl Ludwig Schleich vetette fel először az aktív asztrocitaneuron interakciót, mint az agyműködés fontos elemét ‘Schmerzlose Operationen’ c. könyvében (1894). Schleich Virchow tanítványa volt. (Ő vezette be a helyi érzéstelenítést !) • Schleich hitte, hogy a gliasejtek és a neuronok egyenrangúak és mindkettő aktív sejtes eleme az agynak. • Schleich szerint az idegi aktivitás neuronról neuronra intercelluláris réseken át terjed, melyek glianyúlványokkal vannak kitöltve, melyek szabályozzák a hálózatban a serkentést/gátlást. • Felvetette, a gliasejtek állandóan változó térfogata kontrollálja a neuronális kommunikációt. Schleich ismerte fel, hogy a gliasejtek dinamikus, aktív szerepet játszanak az idegrendszer működésében !!! Schleich rajzai a glia-neuron kapcsolatokról ebből a könyvéböl. Verkhratsky, Butt 2007 A ‘GLIA’ felfedezése In 1871, Joseph von Gerlach alkotta meg az első nagy elméletet az agy funkcionális organizációjától (a neuronális doktrína előtt (Cajal, 1888). • Szerinte az idegi filamentumok és nyúlványok egy diffúz hálózatot alkotnak Ez volt az ú.n. retikuláris elmélet (“reticular theory” or diffuse nervous web), mely majd 20 éven át dominálta az idegtudományokat. • Sok tudós, például Golgi is támogatta ezt az elméletet. Ez volt a „retikularizmus – neuronizmus” konfliktusának időszaka. 1820-1896, German anatomist „ the finest divisions of the protoplasmic processes ultimately take part in the formation of the fine nerve fibre network which I consider to be an essential constituent of the gray matter of the spinal cord. The divisions are none other than the beginnings of this nerve fibre net. The cells of the gray matter are therefore doubly connected by means the nerve process which becomes the axis fibre and through the finest branches of the protoplasmic processes which become a part of the fine nerve fibre net of the gray matter „ ‘Retikuláris’ interneuronális kapcsolatok Gerlach szerint Gerlach (1872) A ‘GLIA’ felfedezése 1894, Sigmund Exner terjesztette el a „neuronal doctrine” vagy „neuron theory” elméletét The neuronal doctrine regards The neuron doctrine is a descriptive term for the fundamental concept that the nervous system is made up of discrete individual cells. (The idea is based on earlier findings by Cajal, Golgi and others.) neuronal networks as a sole for information processing. + substance 1846–1926, Austrian physiologist 1891, Wilhelm Gottfried von Waldeyer szilárdította meg, fogadtatta el a "neuron theory„-t. Ő adott nevet a kromoszómának. Ő alkotta meg a ‘neuron’ kifejezést (before it was called nerve cell). Waldeyer, like other members of his University, was a fierce opponen also to the admission of women into medical studies. He used pseudoanthropological evidence to conclude that women's brains being smaller, they therefore had fewer brain cells and thus fewer intellectual capacity. 1836-1921, German anatomist 1899, William Ford Robertson figyelte meg először az oligodendrocitákat, kifejlesztve erre a célra egy specifikus platina festést. Sajnos e sejtek mielináló kapacitására nem figyelt fel – ezt 20 évvel később Rio-Hortega tette meg. 1867-1923 Elements of the Neuron Doctrine Neuron Theory is an example of consilience where low level theories are absorbed into higher level theories that explain the base data as part of higher order structure. As a result the neuron doctrine has multiple elements, each of which were the subject of low level theories, debate, and primary data collection. Some of these elements are imposed by the necessity of cell theory that Waldeyer was trying to use to explain the direct observations, and other elements try to explain observations so that they are compatible with cell theory. Neural units The brain is made up of individual units that contain specialized features such as dendrites, a cell body, and an axon. Neurons are cells These individual units are cells as understood from other tissues in the body. Specialization These units may differ in size, shape, and structure according to their location or functional specialization. Nucleus is Key The nucleus is the trophic center for the cell. If the cell is divided only the portion containing the nucleus will survive. Nerve Fibers are Cell Processes Nerve fibers are outgrowths of nerve cells. Cell Division Nerve cells are generated by cell division. Contact Nerve cells are connected by sites of contact and not cytoplasmic continuity. Waldeyer himself was neutral on this point, and strictly speaking the neuron doctrine does not depend upon this element. The heart is an example of excitable tissue where the cells connect via cytoplasmic continuity and yet is perfectly consistent with cell theory. This is true of other examples such as connections between horizontal cells of the retina, or the Mauthner cell synapse in goldfish. Law of Dynamic Polarization Although the axon can conduct in both directions, in tissue there is a preferred direction for transmission from cell to cell. Later elements that were not included by Waldeyer, but were added in the following decades. Synapse A barrier to transmission exists at the site of contact between two neurons that may permit transmission. Unity of Transmission If a contact is made between two cells, then that contact can be either excitatory or inhibitory, but will always be of the same type. Dale's Law Each nerve terminal releases a single type of transmitter. Updating the neuron doctrine While the neuron doctrine is a central tenet of modern neuroscience, recent studies suggest that there are notable exceptions and important additions to our knowledge about how neurons function. Electrical synapses are more common in the central nervous system than previously thought. Thus, rather than functioning as individual units, in some parts of the brain large ensembles of neurons may be active simultaneously to process neural information. Electrical synapses are formed by gap junctions that allow molecules to directly pass between neurons, creating a cytoplasm-to-cytoplasm connection. Furthermore, the phenomenon of cotransmission, in which more than one neurotransmitter is released from a single presynaptic terminal (contrary to Dale's law), contributes to the complexity of information transmission within the nervous system. http://en.wikipedia.org/wiki/Neuron_doctrine A ‘GLIA’ felfedezése 1921, Pio del Rio-Hortega, Cajal tanítványa volt. Bevezette az ezüst karbonátos festést, ami szelektíve jelölte az oligodendrocitákat, melyeket 1928-ban osztályozott. Ő vezette be a mikroglia fogalmát is, eredetileg “szemétgyűjtő” („garbage collecting”) sejteknek nevezve őket. Kimutatta,hogy a mikroglia születés után jut az idegrendszerbe és reagál a sérülésekre. 1882-1945, Spanish physician, histologist, anatomist microglia Río-Hortega rajzai. Different morphological types of microglial cells in the rabbit Ammon's horn, cortical perivascular neuroglia and oligodendrocytes. Verkhratsky A, Parpura V, Rodríguez JJ. 2011 A ‘GLIA’ felfedezése By the 1920-ies the overall understanding of morphological organisation of the brain and the spinal cord has been generally completed, and the following developments were mostly dedicated to uncovering the functional mechanisms by which neural cells communicate and by which they may perform higher brain functions. By then the neuronal doctrine became absolutely dominating. 1897, 1906, Charles Scott Sherrington introduced the term synapse and worked to show that the synapse is the principle place of integration in the nervous system 1857–1952, English neurophysiologist, histologist, bacteriologist, and a pathologist, Nobel laureate ... and soon the idea of the neuron’s electrical activity (etc.) was universally accepted... A ‘GLIA’ felfedezése The role of glia 1954, Ben Geren B. Schwann cells myelinate 1966, Steven Kuffler, John Nicolls, Richard Orkand demonstrated coupling between glial cells 1969, Milton Brightman, Tom Reese identified structures connecting glial networks (which we know now as gap junctions) Nonetheless, for the following two decades glial cells were still regarded as passive elements of the NS, bearing mostly supportive and nutritional roles. The advent of modern physiological techniques, most notably those of the patch-clamp and fluorescent calcium dyes, has dramatically changed this image of glia as ‘silent’ brain cells. Verkhratsky, Butt 2007 A ‘GLIA’ felfedezése The role of glia 1984, Helmut Kettenmann, Harold Kimelberg – Glu and GABA receptors in cultured astrocytes and oligodendrocytes 1990, Ann Cornell-Bell, Steve Finkbeiner – astrocytes are capable of longdistance communication by means of propagating calcium waves e.t.c. Verkhratsky, Butt 2007 Neuroglia - Evolutionary aspects • Gliasejtek robbanásszerű térhódítása hominidákban • Proto-myelináló sejtek megjelenése és a myelin-hüvely kialakulása (ganglionok majd központosított idegrendszer szerveződése) • Asztrociták is megjelennek a ganglionokban • Asztrociták képezik a kezdeti vér-agygátat • Immunsejtek belépnek a ganglionokba az ősi mikrogliát reprezentálva • Tree of life, Haeckel 1879. A glia megjelenése (valószínűleg már a diffúz idegrendszer szintjén) Verkhratsky A, Parpura V, Rodríguez JJ. 2011 fejgerinchúrosok tüskésbőrűek ízeltlábúak Mindkettő lehetséges: glia közös glia többször eredetű is (Acoelomorpha kialakul ..) puhatestűek kétoldali szimmetriájúak Hartline 2011 laposférgek kerekesférgek laposféreg-szerűek Neuroglia - Evolutionary aspects • blood–brain barrier (BBB): csak asztrocitákból áll rákokban, rovarokban, fejlábúakban és cápákban, rájákban, tokhalakban • későbbiekben a BBB funkciót endotélsejtek felé tolódik, de asztrociták kontrollja alatt marad Alternatív modellek a gerinces BBB törzsfejlődésére • Bundgaard és Abbott szerint az ősi gerinceseknek is gliális BBB-ja volt ! BBB Blue: glial BBB Red: endothelial BBB C. elegans glia Teljes sejtszám felnőtt hermafrodita C. elegans-ban: 959 302 neuron 50 glia (5 %) 24 sheath glia, 26 socket glia Amphid: fő kemoszenzoros szerv a nematodákban (kutikula beidegzett betűrődései). Minden amphid-ot 12 érző neuron és 2 glia (kék/piros) alkot. C: Red: sheath glia, green: neuronal cilia Blue: socket glia Gliasejtek ablációja: (lézeres mikrosebészet...) - nincs neuronpusztulás - de az érzőneuronok dendrit és axonnövekedés zavart lesz neuron: glia arány 2:3 (1:10) ember 2-3:1 (1:1) rágcsálók 6:1 C. elegans (fonálféreg) 25:1 pióca humán asztrocita 2-3X nagyobb, 10X több nyúlványa van Verkhratsky, Parpura, Rodríguez 2011 neuron: glia arány 2,5:1 patkány cortex 1:1,65-3.76 humán cortex klb szerzők plazmás asztrocita territóriumában rágcsáló: ∼20,000–120,000 szinapszis ember: ∼ 2 millió szinapszis B = billion. DAPI NeuN (Fox3) Neuroglia – The function... The first biophysically realistic computational model based on experimental results in HC – including GLIA ! in the hippocampus for every neuron there are two to five glia cells "Glia cells are like the brain's supervisors. By regulating the synapses, they control the transfer of information between neurons, affecting how the brain processes information and learns." Ajánlott Irodalom Glial Neurobiology: A Textbook Alexei Verkhratsky and Arthur Butt © 2007 John Wiley & Sons, Ltd ISBN 978-0-470-01564-3 (HB); 978-0470-51740-6 (PB) Glia Huszti Zsuzsa - Kálmán Mihály Akadémiai Kiadó, 2008 TED: “Technology, Entertainment, Design”, from 1984 – now broader scope Pl.: http://www.ted.com/talks/henry_markram_supercomputing_the_brain_s_secrets.html The top five neuroscience project: http://www.33rdsquare.com/2012/01/top-five-neuroscience-projects.html 1. The Blue Brain Project 2. The Human Brain Project 3. SyNAPSE 4. Numenta / Hierarchical Temporal Memory Theory 5. The Human Connectome Project
Similar documents
Nervenkitt: Notes on the history of the concept of neuroglia
of becoming inflamed, and therefore he was convinced
that underneath the single-cell layer of ependyma the
ventricles must be lined by a sheet of connective tissue.
With this idea in mind he went t...
