Raziskovalci so odkrili nov mehanizem nevroplastičnosti, povezan z učenjem in spominom
Zadnji pregled: 14.06.2024
Vsa vsebina iLive je pregledana ali preverjena, da se zagotovi čim večja dejanska natančnost.
Imamo stroge smernice za pridobivanje virov in samo povezave do uglednih medijskih strani, akademskih raziskovalnih institucij in, kadar je to mogoče, medicinsko pregledanih študij. Upoštevajte, da so številke v oklepajih ([1], [2] itd.) Povezave, ki jih je mogoče klikniti na te študije.
Če menite, da je katera koli naša vsebina netočna, zastarela ali drugače vprašljiva, jo izberite in pritisnite Ctrl + Enter.
Nevroni so pomembni, vendar niso edini akterji v procesu. Dejansko je »hrustanec«, skupek molekul zunajceličnega matriksa, imenovanih hondroitin sulfati, ki se nahaja na zunanji strani živčnih celic, tisti, ki igra ključno vlogo pri sposobnosti možganov za pridobivanje in shranjevanje informacij.
Študija, objavljena v reviji Cell Reports, opisuje nov mehanizem plastičnosti možganov ali kako se nevronske povezave spreminjajo kot odziv na zunanje dražljaje. Prispevek je naslovljen "Fokalni perisinaptični matrični grozdi spodbujajo od aktivnosti odvisno plastičnost in spomin pri miših."
To delo je rezultat sodelovanja med Medicinsko šolo Harvard, Univerzo v Trentu in Nemškim centrom za nevrodegenerativne bolezni (DZNE) v Magdeburgu.
"Senzorične sposobnosti in sposobnost razumevanja našega okolja so odvisne od aktivnosti možganov, ki nam omogočajo zaznavanje in obdelavo dražljajev, ki prihajajo iz zunanjega sveta. Skozi naše možgane lahko pridobivamo in shranjujemo nove informacije, kot dobro si zapomnimo informacije, ki smo se jih že naučili, «pravita Yuri Bozzi in Gabriele Chelini.
"Ta fascinanten pojav je mogoč zaradi sposobnosti možganov, da nenehno spreminjajo strukturo in učinkovitost nevronskih povezav (sinaps) kot odziv na zunanje dražljaje. To sposobnost imenujemo sinaptična plastičnost. Razumevanje, kako nastanejo sinaptične spremembe in kako prispevajo k učenje in spomin sta ena glavnih nalog nevrobiologije."
Yuri Bozzi je profesor na Univerzi v Trentu in soglavni avtor članka. Gabriele Chelini je prvi avtor študije. Celini je začel delati na tem projektu leta 2017 kot podoktorski sodelavec v laboratoriju, ki ga je vodila Sabina Berretta (McLean Hospital in Harvard Medical School, Boston) in dokončal znanstveno objavo med delom kot podoktorski sodelavec v Bozzijevem laboratoriju na Univerzi v Trentu.
Študija se osredotoča na hondroitin sulfate, molekule, dobro znane po svoji vlogi v sklepih, ki prav tako igrajo pomembno vlogo pri plastičnosti možganov, saj so sestavni del zunajceličnega matriksa možganov, kot je prvotno odkrila skupina dr. Aleksandra Dityateva leta 2001.
Leta 2007 je japonska študija opisala prisotnost okroglih skupin hondroitin sulfatov, ki so na videz naključno razpršeni v možganih. Vendar je bilo to delo pozabljeno, dokler laboratorij za translacijsko nevrobiologijo Sabine Berretta ni ponovno opozoril na te strukture in jih preimenoval v skupine CS-6 (za hondroitin sulfat-6, ki identificira njihovo natančno molekularno sestavo) in dokazal, da so te strukture povezanih z glialnimi celicami in se močno zmanjšajo v možganih ljudi s psihotičnimi motnjami.
Nato je leta 2017 Gabriele Celini, na novo zaposlen v Berrettinem laboratoriju, dobil nalogo, da razkrije delovanje teh grozdov.
"Te strukture smo najprej podrobno preučili in jih slikali v zelo visoki ločljivosti. Ugotovili smo, da so v bistvu skupki sinaps, prevlečenih s CS-6 in organiziranih v jasno prepoznavno geometrijsko obliko. Nato smo identificirali novo vrsto sinaptičnih organizacija,« pravijo znanstveniki.
"Na tej točki smo morali uporabiti nekaj 'eksperimentalne ustvarjalnosti'; s kombinacijo vedenjskih, molekularnih in sofisticiranih morfoloških pristopov smo spoznali, da se te spojine, inkapsulirane v grozde CS-6, spreminjajo kot odziv na električno aktivnost v možgani."
"Končno smo zahvaljujoč sodelovanju z Aleksandrom Dityatevom iz DZNE Magdeburg in prizadevanjem Hadija Mirzapourdelawarja iz njegove skupine zmanjšali izražanje CS-6 v hipokampusu (območje možganov, odgovorno za prostorsko učenje) in dokazali da je prisotnost CS-6 nujna za sinaptično plastičnost in prostorski spomin,« poudarjata Bozzi in Celini.
"To delo utira pot novemu pogledu na delovanje možganov. Možno je, da imajo vse sinapse, oblikovane na različnih nevronih znotraj grozdov CS-6, sposobnost, da se skupaj odzovejo na posebne zunanje dražljaje in sodelujejo pri skupni funkciji, katere cilj je procesi učenja in spomina,« ugotavljajo.
»Zdi se, da predstavljajo nov substrat za integracijo informacij in oblikovanje asociacij na večcelični ravni,« dodajata Dityatev in Berretta.
To delo je rezultat sodelovanja med več laboratoriji, vključno z Laboratorijem za translacijsko nevrobiologijo (Sabina Berretta; McLean Hospital - Harvard Medical School, Boston), Laboratorijem za raziskovanje nevrorazvojnih motenj (Yuri Bozzi; CIMeC - Interdisciplinarni center za znanost o možganih, Univerza v Trentu) in molekularna nevroplastičnost (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).