Sự khác biệt cụ thể về loại trong cấu trúc thần kinh được khám phá bằng kính hiển vi

Sợi trục có thể xuất hiện từ dendrites

Cho đến nay, người ta coi là kiến thức sách giáo khoa rằng sợi trục luôn luôn, với một vài ngoại lệ, phát sinh từ cơ thể tế bào của một tế bào thần kinh. Tuy nhiên, nó cũng có thể bắt nguồn từ dendrite, phục vụ để thu thập và tích hợp các tín hiệu khớp thần kinh đến. Hiện tượng này được gọi là "dendrites mang sợi trục".

Các loài động vật có vú khác nhau và kính hiển vi độ phân giải cao cho thấy nguồn gốc trục thay đổi

"Một khía cạnh độc đáo của dự án là nhóm nghiên cứu đã làm việc với các chế phẩm mô và slide được lưu trữ, bao gồm các tài liệu đã được sử dụng trong nhiều năm để dạy học sinh", Petra Wahle giải thích. Ngoài ra, một loạt các loài đã được nghiên cứu, bao gồm động vật gặm nhấm (chuột, chuột), động vật móng guốc (lợn), động vật ăn thịt (mèo, chồn), và khỉ và con người của các loài linh trưởng bộ động vật học. Việc sử dụng năm phương pháp nhuộm khác nhau và đánh giá hơn 34.000 tế bào thần kinh đã khiến nhóm nghiên cứu kết luận rằng có sự khác biệt về loài giữa không phải linh trưởng và linh trưởng.

Các tế bào thần kinh kim tự tháp kích thích đặc biệt là các lớp II và III bên ngoài của vỏ não của linh trưởng rõ ràng có ít dendrite mang sợi trục hơn các tế bào thần kinh kim tự tháp của các loài không phải linh trưởng. Hơn nữa, sự khác biệt định lượng về tỷ lệ các tế bào dendrite mang sợi trục đã được tìm thấy trong loài mèo và con người đối với các interneuron ức chế. Không có sự khác biệt định lượng nào được quan sát thấy khi so sánh ở các khu vực vỏ não khỉ với cảm giác chính và chức năng não cao hơn. Kính hiển vi độ phân giải cao có tầm quan trọng đặc biệt, như Petra Wahle mô tả: "Điều này cho phép phát hiện nguồn gốc trục được theo dõi chính xác ở mức micromet, đôi khi không dễ dàng với kính hiển vi ánh sáng thông thường."

Lợi thế tiến hóa vẫn còn bí ẩn

Người ta biết rất ít về chức năng của dendrites mang sợi trục. Thông thường, một tế bào thần kinh tích hợp các đầu vào kích thích đến dendrites với đầu vào ức chế, một quá trình được gọi là tích hợp somatodendritic. Tế bào thần kinh sau đó quyết định xem đầu vào có đủ mạnh và đủ quan trọng để được truyền qua các tiềm năng hành động đến các tế bào thần kinh và vùng não khác hay không. Dendrite mang sợi trục được coi là đặc quyền vì các đầu vào khử cực cho các dendrite này có thể gợi lên tiềm năng hành động trực tiếp mà không cần sự tham gia của tích hợp soma và ức chế soma. Tại sao sự khác biệt loài này đã phát triển, và lợi thế tiềm năng mà nó có thể có cho việc xử lý thông tin tân vỏ não ở động vật linh trưởng, vẫn chưa được biết.

Reference: Wahle P, Sobierajski E, Gasterstädt I, et al. Neocortical pyramidal neurons with axons emerging from dendrites are frequent in non-primates, but rare in monkey and human. eLife. 2022;11:e76101. doi: 10.7554/eLife.76101