Naukowcy z Case Western Reserve University w Stanie Ohio dowiedli, że komunikacja międzyneuronalna w hipokampie może odbywać się nie tylko poprzez chemiczną transmisję synaptyczną lub szczelinowe połączenia jonowo-metaboliczne, ale także dzięki generowaniu endogennego pola elektrycznego, które odgrywa istotną rolę w pobudzaniu sąsiednich komórek nerwowych. Dotychczas uważano, że pole to było zbyt słabe, by indukować komunikację pomiędzy neuronami.
“Wydaje się to całkowicie nową formą komunikacji w mózgu, dlatego jesteśmy bardzo podekscytowani.” – prof. Elmer Lincoln Lindseth, współautor badania
Ten rodzaj komunikacji został odkryty, podczas gdy naukowcy analizowali mechanizm rozprzestrzeniania się stosunkowo szybkich fal mózgowych, podobnych do tych generowanych podczas snu. Wykazano, że powolna okresowa aktywność w hipokampie to samoregenerująca się fala elektryczna, która wykazuje zdolność do rozprzestrzeniania się wraz z chemiczną lub elektryczną transmisją synaptyczną, bądź całkowicie niezależnie od nich. Może ona przemieszczać się niesynaptycznie, najprawdopodobniej przez mechanizm zgodny ze sprzężeniem ektopowym, czyli poprzez aktywację sąsiedniego neuronowego łącznika efatycznego.
“Wiedzieliśmy o istnieniu tych fal już od dawna, ale nie znaliśmy ich dokładnej funkcji i nie wiedzieliśmy, że mogą one się spontanicznie rozprzestrzeniać. Badam hipokamp już od 40 lat. Jest to tak niewielka część mózgu, a wciąż nie przestaje mnie zaskakiwać.” – Dominique Durand, współautor badania
Badanie to dowodzi, że efatyczne sprzężenie synaptyczne może odgrywać ważną rolę w propagacji aktywności neuronalnej w normalnych warunkach fizjologicznych, ale także w stanach patologicznych. Istnieją również inne możliwe mechanizmy wyjaśniające rozprzestrzenianie się sygnału z pominięciem transmisji synaptycznej. Jednym z nich są hipokampalne połączenia szczelinowe poprzez kanały szczelinowo-łącznikowe. Rozpatrywano także możliwość dyfundowania jonowego. Zaobserwowano, że pozakomórkowe jony potasu ulegają dyfuzji w hipokampie, a ich przepływ jest dodatnio skorelowany z niektórymi falami nerwowymi, ale jedynie przy bardzo niskich prędkościach tych fal. Jednak ostatecznie dowiedziono, że najbardziej prawdopodobny mechanizm rozprzestrzeniania się fal elektrycznych w hipokampie to sprzężenie efatyczne.