Ideea că sistemul nervos transmite mesaje de la o celulă nervoasă la alta doar prin sinapse, adică prin conexiuni fizice între celule nervoase vecine, este din ce în ce mai mult contestată. Recent, au fost publicate două studii ai căror autori susțin că Caenorhabditis elegans, nematoda transmite mesaje între celule la distanțe mai mari printr-un fel de rețea neuronală "fără fir".
O astfel de comunicare poate avea loc prin faptul că neuropeptidele eliberate de un neuron sunt recepționate și interpretate nu de un neuron vecin, ci de un neuron mai îndepărtat. Până în prezent, cercetătorii nu au reușit să măsoare amploarea acestui tip de comunicare la distanță, însă noi studii publicate în Nature și Neuron au cartografiat pentru prima dată întreaga rețea de comunicare neuropeptidică într-un organism model.
Anterior, cercetătorii s-au concentrat pe cartografierea rețelei sinaptice bazate pe anatomie, connectomul, în încercarea de a înțelege funcționarea sistemului nervos central. Cu toate acestea, cercetătorul în neuroștiințe William Schafer de la Laboratorul de Biologie Moleculară MRC din Cambridge, Marea Britanie, a început să investigheze rolul neuropeptidelor, care au fost considerate mult timp doar auxiliare în transmiterea mesajelor neuronale. La început, majoritatea oamenilor au crezut că acest mod de comunicare era cel mult accidental: neuropeptidele înoată într-o supă și uneori ajung la un neuron îndepărtat, dar ar fi o exagerare să vorbim de o rețea, spune Schafer.
Expertul și colegii săi au analizat ce neuroni din sistemul nervos al C. elegans exprimă anumite gene ale neuropeptidelor și care exprimă genele receptorilor pentru fiecare neuropeptidă. Folosind aceste date, echipa a prezis ce perechi de neuroni ar putea comunica între ele fără sinapse. Pe baza rezultatelor, cercetătorii au schițat o potențială hartă a conexiunilor neuronale fără fir ale viermelui și au descoperit conexiuni surprinzător de dense, care sunt de asemenea, foarte diferite de "schema electrică" anatomică a creierului de C. elegans.
Într-un alt studiu, Andrew Leifer, cercetător în neuroștiințe la Universitatea Princeton, și colegii săi au investigat modul în care se propagă semnalele în C. elegans prin măsurarea activității neuronale, care a dezvăluit contribuția semnificativă a rețelei wireless la comunicarea de la celulă la celulă. Echipa a folosit metode optogenetice pentru a activa fiecare dintre cei 302 neuroni din C. elegans și apoi a cartografiat modul în care se propagă semnalele între ei.
Harta de activitate pe care au generat-o nu a urmat ceea ce ar fi fost prezis pentru C. elegans pe baza conectomului cunoscut - ceea ce i-a determinat să suspecteze destul de clar că comunicarea neuropeptidică ar putea fi piesa lipsă din puzzle. Au creat viermi modificați genetic cărora le lipsea una dintre proteinele esențiale pentru acest tip de semnalizare, iar când au activat ulterior celulele viermilor, multe dintre celulele activate anterior au rămas tăcute. Acest lucru poate sugera că, într-adevăr, comunicarea fără fir a activat anterior acești neuroni.
Isabel Beets, cercetător în neuroștiințe la Universitatea Catolică din Leuven și unul dintre autorii celui de-al doilea studiu, spune că pare foarte probabil ca semnalizarea neuropeptidică să fie la fel de importantă, complexă și poate chiar mai diversă decât rețeaua de semnalizare sinaptică. Schafer și colegii săi plănuiesc în continuare studii similare la alte organisme cu scopul de a explora modul în care rețeaua neuropeptidică, împreună cu rețeaua sinaptică "cablată", contribuie la comportamentul organismului.
