Uudet julkaisut
Tutkijat tunnistavat uuden neuroplastisen mekanismin, joka liittyy oppimiseen ja muistiin.
Viimeksi tarkistettu: 02.07.2025
Kaikki iLive-sisältö tarkistetaan lääketieteellisesti tai se tarkistetaan tosiasiallisen tarkkuuden varmistamiseksi.
Meillä on tiukat hankintaohjeet ja vain linkki hyvämaineisiin mediasivustoihin, akateemisiin tutkimuslaitoksiin ja mahdollisuuksien mukaan lääketieteellisesti vertaisarvioituihin tutkimuksiin. Huomaa, että suluissa ([1], [2] jne.) Olevat numerot ovat napsautettavia linkkejä näihin tutkimuksiin.
Jos sinusta tuntuu, että jokin sisältö on virheellinen, vanhentunut tai muuten kyseenalainen, valitse se ja paina Ctrl + Enter.
Neuronit ovat tärkeitä, mutta ne eivät ole ainoita toimijoita prosessissa. Hermosolujen ulkopuolella sijaitseva "rusto", joka koostuu solunulkoisten matriisimolekyylien klustereista, joita kutsutaan kondroitiinisulfaateiksi, on avainasemassa aivojen kyvyssä hankkia ja tallentaa tietoa.
Cell Reports -lehdessä julkaistu tutkimus kuvaa uuden aivojen plastisuuden mekanismin eli sen, miten hermoyhteydet muuttuvat ulkoisten ärsykkeiden vaikutuksesta. Tutkielman otsikko on "Perisynaptisen matriisin fokaaliset klusterit edistävät aktiivisuudesta riippuvaa plastisuutta ja muistia hiirillä".
Tämä työ on Harvardin lääketieteellisen tiedekunnan, Trenton yliopiston ja Magdeburgissa sijaitsevan Saksan neurodegeneratiivisten sairauksien keskuksen (DZNE) yhteistyön tulos.
"Aistihavainnot ja kyky ymmärtää ympäristöämme riippuvat aivotoiminnasta, jonka avulla voimme havaita ja käsitellä ulkomaailmasta tulevia ärsykkeitä. Aivojemme avulla pystymme hankkimaan ja tallentamaan uutta tietoa sekä muistamaan jo oppimaamme tietoa", sanovat Yuri Bozzi ja Gabriele Cellini.
"Tämä kiehtova ilmiö on mahdollista, koska aivot pystyvät jatkuvasti muuttamaan hermoyhteyksien (synapsien) rakennetta ja tehokkuutta vasteena ulkoisille ärsykkeille. Tätä kykyä kutsutaan synaptiseksi plastisuudeksi. Yksi neurotieteen suurimmista haasteista on ymmärtää, miten synaptiset muutokset tapahtuvat ja miten ne vaikuttavat oppimiseen ja muistiin."
Yuri Bozzi on professori Trenton yliopistossa ja yksi artikkelin pääkirjoittajista. Gabriele Cellini on tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja. Cellini aloitti työskentelyn tässä projektissa vuonna 2017 postdoc-tutkijana Sabina Berrettan laboratoriossa (McLeanin sairaala ja Harvardin lääketieteellinen tiedekunta, Boston) ja viimeisteli tieteellisen julkaisun työskennellessään postdoc-tutkijana Bozzin laboratoriossa Trenton yliopistossa.
Tutkimuksen keskiössä ovat kondroitiinisulfaatit, molekyylit, jotka tunnetaan hyvin roolistaan nivelissä ja joilla on myös tärkeä tehtävä aivojen plastisuudessa, koska ne ovat olennainen osa aivojen solunulkoista matriisia, kuten tohtori Alexander Dityatevin ryhmä alun perin löysi vuonna 2001.
Vuonna 2007 japanilaisessa tutkimuksessa kuvattiin kondroitiinisulfaattiryppäiden esiintymistä, jotka olivat muodoltaan pyöreitä ja hajallaan näennäisen satunnaisesti aivoissa. Työ kuitenkin unohtui, kunnes Sabina Berrettan translationaalisen neurotieteen laboratorio toi rakenteet takaisin tieteelliseen valokeilaan nimeämällä ne uudelleen CS-6-ryppäiksi (kondroitiinisulfaatti-6:ksi, joka tunnistaa niiden tarkan molekyylikoostumuksen) ja osoittamalla, että rakenteet liittyvät gliasoluihin ja niitä on huomattavasti vähemmän psykoottisista häiriöistä kärsivien ihmisten aivoissa.
Sitten, vuonna 2017, Berrettan laboratorioon äskettäin palkattu Gabriele Cellini sai tehtäväkseen selvittää näiden tähtiryppäiden toiminnan.
"Tutkimme näitä rakenteita ensin yksityiskohtaisesti kuvantamalla ne erittäin korkealla resoluutiolla. Havaitsimme, että ne olivat pohjimmiltaan CS-6-päällysteisten synapsien ryppäitä, jotka olivat järjestäytyneet selvästi tunnistettavaksi geometriseksi muodoksi. Sitten tunnistimme uudenlaisen synaptisen organisaation", tutkijat sanovat.
"Tässä vaiheessa meidän piti käyttää hieman kokeellista luovuutta; käyttämällä käyttäytymiseen, molekyyliin ja hienostuneisiin morfologisiin lähestymistapoihin perustuvia menetelmiä huomasimme, että nämä CS-6-klustereihin kapseloidut yhdisteet muuttuvat aivojen sähköisen aktiivisuuden mukaan."
"Lopulta, yhteistyön Alexander Dityatevin kanssa DZNE Magdeburgista ja Hadi Mirzapurdelawarin ponnistelujen ansiosta hänen ryhmästään vähensimme CS-6:n ilmentymistä hippokampuksessa (aivojen alue, joka vastaa spatiaalisesta oppimisesta) ja osoitimme, että CS-6:n läsnäolo on välttämätöntä synaptiselle plastisuudelle ja spatiaaliselle muistille", Bozzi ja Cellini huomauttavat.
"Tämä työ tasoittaa tietä uudelle tavalle tarkastella aivotoimintaa. On mahdollista, että kaikilla CS-6-klustereiden eri neuroneille muodostuneilla synapseilla on kyky reagoida yhdessä tiettyihin ulkoisiin ärsykkeisiin ja osallistua yhteiseen oppimis- ja muistiprosesseihin tähtäävään toimintoon", he toteavat.
"Ne näyttävät edustavan uutta substraattia tiedon integroinnille ja yhdistysten muodostumiselle monisolutasolla", lisäävät Dityatev ja Berretta.
Tämä työ on useiden laboratorioiden yhteistyön tulos. Laboratorioihin kuuluvat translationaalisen neurotieteen laboratorio (Sabina Berretta; McLean Hospital - Harvard Medical School, Boston), neurokehityshäiriöiden tutkimuslaboratorio (Yuri Bozzi; CIMeC - Interdisciplinary Center for Brain Science, Trenton yliopisto) ja molekyylisen neuroplastisuuden laboratorio (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).