Ve studii publikované v červnovém čísle časopisu Nature, tým vedený Nicholasem Spitzerem ukázal, že manipulací s elektrickou aktivitou u vyvíjejících se nervových buněk, lze navodit změnu typu přenašeče nervových vzruchů. Tyto přenašeče (mediátory) jsou sloučeniny, které buňka tvoří k tomu aby přenesla informaci na další nervové buňky prostřednictvím svých zakončení nazývaných „synapse“. Toto zjištění nevypadá na první pohled nijak zvlášť důležitě, ale ve vědeckých kruzích se mluví o revolučním převratu v pohledu na nervové procesy jakým je například učení. Bezprostředně po zveřejnění této informace začaly prestižní vědecké časopisy věnovat tomuto problému značný prostor. Příkladem je  červencové číslo časopisu Trends in Neurosciences.

K objevu přispěli pulci
Vědci měřili aktivitu na prvních nervových buňkách vyvíjející se míchy u embryí žab. U pulců vytváří nervové buňky tenké trubičky nervové tkáně, které jsou jen desetinu milimetru široké. Buňky začnou ihned po svém vzniku vykazovat elektrickou aktivitu. Tu lze za pomoci tenkých jehel měřit. Elektrická aktivita se vytváří u nervových buněk dlouho předtím, než se vzájemně propojí a vytvoří si kontakty se svým „velením“. Také se již vědělo, že se různé nervové buňky snaží se svým okolím „domluvit“  a že k tomu vysílají vlastní elektrické impulsy. Různé buňky přitom vysílají různé impulsy. Vědci si buňky podle typu vysílaných impulsů rozdělili na dvě velké skupiny – „neklidné“ a „pokojné“. Následně porovnali tyto dvě skupiny s tím, jaké tyto buňky tvoří chemické mediátory na svých synapsích. Ukázalo se, že tyto vzory elektrických impulsů s typem produkovaného přenašeče  souvisí, a že jsou s nimi jakoby spárovány.
Pak výzkumníky napadlo zkusit co to udělá, když nervovým buňkám násilím vnutí jiný vzor elektrických impulsů, než kterým se buňka navenek presentuje. To co následovalo je šokovalo. Buňky na tento podnět reagovaly změnou tvorby svého nervového přenašeče. Tehdy si vědci uvědomili, že právě padlo jedno z dogmat neurobiologie. Dosud se věřilo, že  druh chemického přenašeče – „řeč“ kterou nervová buňka používá k „rozmlouvání“ se svou sousedkou, je dán genetickým naprogramováním buňky. Kdybyste se ještě před týdnem zeptali neurologů, co to je učení na buněčné a molekulární úrovni, nikdo by neřekl že to je změna identity přenašečů vzruchů! Za takovou odpověď se vyhazovalo od zkoušek. Nikoho nenapadlo ani uvažovat jinak, než že přenašeče nervových vzruchů jsou buňkám,  jednou a navždy dány a to jejich jaderným genetickým kódem.
Výsledky pokusů Američanů ze San Diega, které ukázaly, že změna nervové aktivity vede ke změně identity buňky, co do tvorby jejího nervového přenašeče, bude mít, jak se zdá, dalekosáhlé dopady. Znamená to například i to, že pro  poruchy, jejichž původ je v nervových přenašečích, bude možno volit nové cesty léčby spočívající na vynucené změně nervové aktivity nemocných buněk.

Dogma o tom, že způsob komunikace nervových buněk je dán jejich genetickou výbavou, padlo. Neurony mohou komunikovat různými mediátory a změnu ve své komunikaci jsou buňky schopny učinit na základě vnějších podnětů (obr.: Gary Carlson).

To, že mladá nervová buňka se může přeprogramovat a začít komunikovat v „jiném jazyce“ bude mít své biologické opodstatnění.  Zatímco geny řídí formování struktury, která produkuje elektrickou aktivitu v nervových buňkách, elektrická aktivita zase může určovat který typ nervového přenašeče je buňkou produkován. To je základ flexibility růstu a fungování nervového systému jako celku.  Vrhá to na nový pohled na dění ve vyvíjejícím se mozku. Když není vše determinováno geneticky, tak musíme  připustit, že v mozku panuje do určité míry chaos. Mozek překotně roste, nervové buňky se množí a vyplňují daný prostor. Následně se mezi nimi začínají formovat nervové spoje (synapse).  Geny mohou udělat hodně co do určení kdy mají buňky růst, kdy mají své množení ukončit ale  zbytek závisí na domluvě jednotlivých buněk a jejich spolupráci. Každá buňka se svému okolí začne hlásit elektrickými impulsy. Domluva projevovaná elektrickými impulsy může hrát úlohu v jemném dolaďování vznikajícího složitého systému. Buňky se vzájemně domluví na tom, jaký nervový přenašeč budou preferovat. To je zřejmě základ vzniku budoucích složitých mezibuněčných kontaktů.

Jak to bude u vyvinutého mozku?
Zatím není jasné zda elektrická aktivita neuronů ovlivňuje typ nervových přenašečů také u buněk dospělého mozku. Podle vědců je ale velká pravděpodobnost, že zde zmíněná elektrická aktivita bude hrát obdobnou úlohu jako u buněk embryonálních. Sám Spitzer, na toto téma prohlašuje, že „procesy které jsou pozorovány na nervovém systému embryí, jsou většinou platné i u dospělců. I když někdy ne v tak zřetelné formě“.

Pokud se vědci v této prognóze nemýlí, potom jejich poznatky otevírají novou cestu pro léčbu mentálních poruch jakými jsou deprese, fobie, schizofrenie a rozdvojení osobnosti. Tedy choroby, které ve svém souhrnu postihují každoročně až 20% Američanů. Jenom v samotných  USA jsou náklady na tento druh léčby ( s přičtením ztrát následkem snížením produktivity postižených), odhadovány na 150 miliard dolarů.
Místní stimulace mozku k dosažení změn v produkci nervových přenašečů může mít před stávající léčbou pomocí drog nebo léčbou nespecifickými elektrošoky celého mozku řadu výhod. Stávající metody často nezabírají, navíc jsou k mozku necitlivé a mají celou řadu vedlejších nežádoucích účinků.

Další naděje
Laura Borodinská, která je postdoktorantkou ve Spitzerově laboratoři  jde ve svých úvahách ještě dál. Pustila se do zkoumání toho, jak buňky přes své spoje dostávají pokyn ke změně typu používaného přenašeče. Studiem reakcí nervových  buněk na základě působení různých typů přenašečů se již začíná dotýkat samé podstaty procesu učení. Jedna z nezodpovězených otázek je, zda dalších padesát až sto známých nervových přenašečů, je rovněž regulováno a zda také závisí na aktivitě buněk. Výsledky bádání Borodinské by měly vysvětlit to, proč  někdy  buňky odpovídají na nový nervový podnět adekvátně a jindy nikoli. Jinak řečeno, Borodinská by mohla najít odpověď na to, co brání nervovým buňkám aby se učily snadněji.
Naše buňky, ze zcela zištných sobeckých důvodů, drží Borodinské palce a její výsledky hodlají s nadějí sledovat.