"Sztuczne sieci astrocytarno-neuronalne"

Astrocyty są najliczniejszym typem komórek glejowych w centralnym układzie nerwowym. Przez długi czas przypisywano im wyłącznie bierną rolę strukturalną. Badania z ostatnich lat wykazały, że astrocyty pełnią zróżnicowane funkcje fizjologiczne, a także są aktywnie zaangażowane w przetwarzanie informacji poprzez generowanie fal wapniowych i uwalnianie glejoprzekaźników. Tym samym stało się jasne, że w badaniach nad funkcjonowaniem sieci nerwowej konieczne jest uwzględnienie komórek astrogleju jako nieodłącznego elementu strukturalnego i czynnościowego sieci zdolnego do modyfikowania jej działania. W niniejszej pracy porównano strukturę sieci nerwowo-glejowej (tworzonej przez astrocyty oraz dendryty szczytowe komórek piramidowych w warstwie stratum radiatum) regionu CA1 hipokampa miesięcznych oraz pięciomiesięcznych szczurów szczepu Wistar. Wykazano istotne zmniejszenie liczby astrocytów związane z wiekiem, co wskazuje na intensywną reorganizację sieci badanego regionu hipokampa w okresie postnatalnym. Dalsze badania mogą mieć na celu ustalenie, czy utrata astrocytów związana jest z optymalizacją, czy raczej zmniejszeniem efektywności działania sieci nerwowo-glejowej, i tym samym wykazać związek pomiędzy cechami strukturalnymi sieci a zdolnościami poznawczymi. Przedstawione w pracy dane ilościowe opisujące strukturę przestrzenną sieci mogą posłużyć do tworzenia innowacyjnych, kompleksowych modeli sieci nerwowo-glejowych, z wykorzystaniem już istniejących modeli matematycznych pojedynczych elementów sieci.

Astrocytes are the most abundant type of glial cells that have long been considered to play a mere supportive role in the brain. Recent studies prove that astrocytes provide a variety of crucial functions in glial-neural network performance and are actively engaged in information processing due to calcium waves and gliotransmitters’ release. It became obvious that neural networks cannot exist and perform properly without astrocytes, therefore it is important to investigate the topic of brain circuits and networks’ functioning considering astroglia as an intrinsic part modifying network’s properties. In this study we compare the structure of CA1 hippocampal glial-neural network (formed by astrocytes and apical dendrites of pyramidal cells in stratum radiatum) in adolescent (1 month) and adult (5 month) Wistar rats. The study proved a significant astrocyte loss related to age, which is associated to intensive structural reorganization of neural-glial network in CA1 stratum radiatum in the postnatal life. Further studies may investigate whether astrocyte elimination is interrelated with an optimization of network performance or rather impairs its functioning, which may be tested e.g. by comparing the quantitative structure of hippocampal glial-neural network of animals exposed to enriched environment and of those housed in standard conditions. This may verify the relations between astrocyte-neuron network features and cognitive abilities. In addition, quantitative data describing networks’ spatial features presented in this study may prove useful in creating innovative complex models of realistic glial-neural networks, as only models of single network elements have been created so far.