Quais fatores afetam o crescimento do axônio?
O crescimento do axônio e os fatores que o afetam desempenham um papel significativo na determinação dos circuitos do cérebro. Gradientes e concentrações moleculares, bem como padrões de disparo, ajudam a determinar a direção do crescimento axonal e onde esse axônio forma suas sinapses. Um esforço significativo em andamento na comunidade científica visa catalogar e criar uma visão abrangente de todos os fatores que determinam o crescimento do axônio. O processo de crescimento do axônio e a formação de sinapse associada controlam quais células do cérebro se comunicam diretamente umas com as outras e como as informações são processadas.
Semáforas e plexinas são classes de moléculas expressas no cérebro. Eles podem ser expressos como ligantes nas superfícies celulares ou como moléculas liberadas flutuando livremente, formando gradientes de densidade molecular no cérebro. Em certas concentrações, eles têm a capacidade de atrair axônios de tipos celulares específicos para crescer em direção a eles e, em outras concentrações, têm a capacidade de agir como repelentes. Isso lhes permite funcionar como guias durante as fases de crescimento do axônio, mas para evitar simplesmente puxar todos os axônios locais para crescer em direção à célula, liberando as moléculas de orientação molecular.
Ainda existem outras associações de crescimento de axônios expressas no ditado: "células que disparam juntas se conectam". Ou seja, células de certos tipos de classe ou células que processam uma certa classe de informação terão uma probabilidade determinada de formar sinapses com outras células em motivos de circuitos neurais. Esse fenômeno cria padrões repetidos de circuitos no cérebro, que os cientistas podem usar para ajudar a entender como o cérebro processa as informações.
Muito cedo no desenvolvimento celular, um neurônio tem muitos neurites indiferenciados. Esses processos somáticos celulares permanecem indeterminados até que certas circunstâncias ocorram, como contato com outras células próximas ou exposição a certas moléculas ou fatores de crescimento que causam diferenciação, onde um neurito se torna um axônio e os neurites restantes no soma celular se desenvolvem como dendritos. Quando isso acontece, o neurito que se torna o axônio começa a se alongar e a desenvolver características semelhantes ao axônio. Essas características incluem a falta de espinhos dendríticos, uma aparência mais fina que os outros neuritos e arborizações terminais comuns.
Durante o desenvolvimento do cérebro, os axônios também tendem a crescer em direções que são posteriormente removidas à medida que o organismo amadurece. Isso é considerado um retrocesso evolutivo, pois esses insumos podem ter sido usados uma vez, mas não são mais, da mesma maneira que um feto humano desenvolve uma cauda, mas essa característica logo desaparece. Embora possa parecer redundante que o crescimento do axônio se desenvolva apenas para ser constantemente removido, é preciso considerar os muitos fatores que determinaram a forma como os circuitos neurais se formaram. Uma pequena redundância aparente no desenvolvimento pode ter seus próprios usos que estão atualmente além da compreensão científica.