תאי עצב (נוירונים) הם בין סוגי התאים המורכבים ביותר בגופנו. הם משיגים את המורכבות הזו במהלך הפיתוח על ידי הרחבת ענפים מסועפים הנקראים דנדריטים ואקסונים והקמת אלפי סינפסות ליצירת רשתות מורכבות. הייצור של רוב הנוירונים מוגבל להתפתחות עוברית, אך מעט אזורי מוח ניחנים בצורה יוצאת דופן בנוירוגנזה לאורך הבגרות. לא ברור כיצד נוירונים שנולדו באזורים אלה מבשילים בהצלחה ונותרים תחרותיים כדי להפעיל את תפקידיהם בתוך איבר שנוצר במלואו. עם זאת, הבנת התהליכים הללו טומנת בחובה פוטנציאל גדול לגישות לתיקון מוח במהלך מחלה.
צוות חוקרים בראשות פרופסור ד"ר מתאו ברגמי מאשכול המצוינות במחקר ההזדקנות CECAD של אוניברסיטת קלן התייחס לשאלה זו במודלים של עכברים, תוך שימוש בשילוב של הדמיה, מעקב ויראלי וטכניקות אלקטרופיזיולוגיות. הם גילו שכאשר נוירונים חדשים מתבגרים, המיטוכונדריה שלהם (בתי הכוח של התאים) לאורך הדנדריטים עוברים דחיפה בדינמיקת ההיתוך כדי לרכוש צורות מוארכות יותר. תהליך זה הוא המפתח בשמירה על הפלסטיות של סינפסות חדשות וזיקוק מעגלים מוחיים קיימים בתגובה לחוויות מורכבות. המחקר 'היתוך מיטוכונדריאלי משופר במהלך תקופה קריטית של פלסטיות סינפטית בנוירונים שנולדו במבוגרים' פורסם בכתב העת עֲצָבוֹן.
היתוך מיטוכונדריאלי מעניק לנוירונים חדשים יתרון תחרותי
נוירוגנזה של מבוגרים מתרחשת בהיפוקמפוס, אזור מוחי השולט בהיבטים של קוגניציה והתנהגות רגשית. באופן עקבי, שיעורי שינוי של נוירוגנזה בהיפוקמפוס הוכחו כמתואמים עם הפרעות ניווניות ודיכאוניות. למרות שידוע כי הנוירונים החדשים שנוצרו באזור זה מבשילים לאורך תקופות זמן ממושכות כדי להבטיח רמות גבוהות של פלסטיות רקמה, ההבנה שלנו לגבי המנגנונים הבסיסיים מוגבלת. הממצאים של ברגמי וצוותו מצביעים על כך שקצב ההיתוך המיטוכונדריאלי בדנדריטים של נוירונים חדשים שולט על הפלסטיות שלהם בסינפסות ולא בהתבגרות נוירונית כשלעצמה.
הופתענו לראות כי נוירונים חדשים למעשה מתפתחים כמעט בצורה מושלמת בהיעדר היתוך מיטוכונדריאלי, אך הישרדותם ירדה לפתע ללא סימנים ברורים של ניוון. זה טוען לתפקיד של היתוך בוויסות תחרות נוירונים בסינפסות, שהוא חלק מתהליך בחירה שעוברים נוירונים חדשים תוך שילוב ברשת".
פרופסור ד"ר מתאו ברגמי, אשכול המצוינות של CECAD באוניברסיטת קלן בחקר ההזדקנות
הממצאים מרחיבים את הידע שדינמיקה לא מתפקדת של המיטוכונדריה (כגון היתוך) גורמת להפרעות נוירולוגיות בבני אדם ומציעה כי היתוך עשוי למלא תפקיד הרבה יותר מורכב ממה שחשבו בעבר בשליטה בתפקוד הסינפטי ובתפקוד לקוי שלו במחלות כמו אלצהיימר ופרקינסון.
מלבד חשיפת היבט בסיסי של פלסטיות עצבית במצבים פיזיולוגיים, המדענים מקווים שתוצאות אלו יובילו אותם לקראת התערבויות ספציפיות לשיקום הפלסטיות הנוירונית ותפקודים קוגניטיביים במצבי מחלה.
