В течение длительного времени астроциты считались опорными клетками нейронов, обеспечивающими их питание и физическую поддержку. Последние исследования привели к созданию модели трехстороннего синапса (пресинаптический нейрон, астроцит, постсинаптический нейрон). Астроциты способны выделять нейромедиаторы АТФ, ГАМК, серин и другие. Это позволяет им напрямую участвовать в процессе передачи и обработке информации в нервной ткани.

Красивая вдохновляющая картинка, взятая из Wiki, может помочь правильно сформулировать биологическую характеристику связи астроцитов с нейронами.

На рисунке из Wiki показана клетка астроцита из мозга крысы выращенная в культуре ткани и окрашенная антителами к GFAP (красный) и виментину (зеленый). Оба белка присутствуют в больших количествах в промежуточных филаментов (См PIT00398) этой клетки, так что клетка кажется желтой. Синим цветом показана ДНК, которую визуализировали с помощью DAPI (флуоресцентный краситель, который прочно связывается с АТ богатыми районами ДНК) пятна, и которая показывает ядра астроцита и других клеток. Изображение предоставлено EnCor Biotechnology Inc.

Сформулировать параметры биологического взаимодействия астроцита с нейроном невозможно без учёта метаболических взаимодействий, показанных на рисунке ниже.

Детали метаболических взаимодействий между астроцитами и нейронами продолжают выясняться [Salois2016], [DiNuzzo2017]. Но не всё так просто в "датском королевстве". Когда стехиометрия не выполняется, то надо крепко задуматься [Dienel2017]. В этом обзоре есть пара эпиграфов

"В физической науке при изучении любого объекта первый и наиболее существенный шаг состоит в том, что бы найти принципы численной оценки и практические методы измерения некоторого качества, присущего этому объекту. Я часто говорю, что когда вы можете измерить то, о чем вы говорите, и выразить это в числах, вы уже знаете кое-что об этом, но когда вы не можете измерить это, когда вы не можете выразить это в числах, ваше знание недостаточно и неудовлетворительно: оно может быть началом знания, но вы лишь слегка, мысленно продвинулись к научному пониманию вопроса, о чем бы не шла речь".
1883 г. Лорд Кельвин.

"Простота соблазнительна и часто неправильна (Simplicity is seductive, and often wrong)" [Cahill2001].

Закончим этот пост предположением о том, что в будущей теоретической биологии важное значение будут играть нечисловые величины, переменные и характеристики, которые будут определяться в формализованных биологических законах, проверяемых экспериментально.

{Cakir2007} Tunahan Çakιr, Selma Alsan, Hale Saybaşιlι, Ata Akιn, and Kutlu Ö. Ülgen. Reconstruction and flux analysis of coupling between metabolic pathways of astrocytes and neurons: application to cerebral hypoxia // Theoretical Biology and Medical Modelling 4 (1), 48 (2007). DOI 10.1186/1742-4682-4-48

{Salois2016} Garrick Salois, and Jeffrey S. Smith. Housing complexity alters GFAP-immunoreactive astrocyte morphology in the rat dentate gyrus // Neural plasticity 2016, 3928726 (2016). 11 pages doi 10.1155/2016/3928726

{DiNuzzo2017} Mauro DiNuzzo, Federico Giove, Bruno Maraviglia, and Silvia Mangia. Computational Flux Balance Analysis Predicts that Stimulation of Energy Metabolism in Astrocytes and their Metabolic Interactions with Neurons Depend on Uptake of K+ Rather than Glutamate // Neurochemical Research 42 (1), 202–216 (2017). doi 10.1007/s11064-016-2048-0

{Dienel2017} Gerald A. Dienel. Lack of appropriate stoichiometry: Strong evidence against an energetically important astrocyte–neuron lactate shuttle in brain // Journal of Neuroscience Research (2017). First published: 2/2/2017 DOI 10.1002/jnr.24015

{Cahill2001} Larry Cahill, James L. McGaugh, and Norman M. Weinberger. The neurobiology of learning and memory: some reminders to remember // Trends in neurosciences 24 (10), 578-581 (2001). doi 10.1016/S0166-2236(00)01885-3 Аннотация. Мы многое узнали о нейробиологии обучения и памяти за последние 100 лет. Мы также узнали много о том, как мы должны, и как не должны исследовать эти сложные процессы. Тем не менее, при быстром росте в области и притоке исследователей, не знакомых с этим прошлым, такие важные уроки слишком часто не в состоянии быть путеводителем исследований сегодня. Здесь мы выделяем некоторые основные уроки, почерпнутые из всего этого богатого опыта. Они включают в себя необходимость уделять тщательное внимание различным и эффективным методам обучения, полагаться одинаково и на синтетическое и также на редукционалистское мышление, чтобы избежать обольщения простотой. Примеры, в которых учитываются и не берутся во внимание уроки истории при воспитании современных исследователей, также приведены в обзоре.