Tutkijat ovat tunnistaneet uuden neuroplastisuuden mekanismin, joka liittyy oppimiseen ja muistiin
Viimeksi tarkistettu: 14.06.2024
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. Itse asiassa "rusto", solunulkoisten matriisimolekyylien klusterit, joita kutsutaan kondroitiinisulfaatteiksi, jotka sijaitsevat hermosolujen ulkopuolella, ovat avainasemassa aivojen kyvyssä hankkia ja tallentaa tietoa.
Tutkimus, joka julkaistiin journal Cell Reportsissa, kuvaa uutta aivojen plastisuuden mekanismia eli sitä, kuinka hermoyhteydet muuttuvat vasteena ulkoisille ärsykkeille. Paperi on nimeltään "Fokaaliset peri-synaptiset matriisiklusterit edistävät aktiivisuudesta riippuvaa plastisuutta ja muistia hiirissä".
Tämä työ on tulosta Harvard Medical Schoolin, Trenton yliopiston ja Magdeburgissa sijaitsevan Saksan neurodegeneratiivisten sairauksien keskuksen (DZNE) yhteistyöstä.
"Aistitaidot ja kyky ymmärtää ympäristöämme riippuvat aivojen toiminnasta, jonka avulla voimme havaita ja käsitellä ulkomaailmasta tulevia ärsykkeitä. Aivojen kautta pystymme hankkimaan ja tallentamaan uutta tietoa mm. Ja muistaa jo oppimamme tiedot", sanovat Juri Bozzi ja Gabriele Chelini.
"Tämän kiehtovan ilmiön tekee mahdolliseksi aivojen kyky jatkuvasti muuttaa hermoyhteyksien (synapsien) rakennetta ja tehokkuutta vasteena ulkoisiin ärsykkeisiin. Tätä kykyä kutsutaan synaptiseksi plastisuudeksi. Ymmärtää, kuinka synaptiset muutokset tapahtuvat ja miten ne vaikuttavat oppiminen ja muisti on yksi neurobiologian päätehtävistä."
Yuri Bozzi on Trenton yliopiston professori ja toinen artikkelin kirjoittaja. Gabriele Chelini on tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja. Celini aloitti työskentelyn tässä projektissa vuonna 2017 tohtorintutkijana Sabina Berrettan johtamassa laboratoriossa (McLean Hospital and Harvard Medical School, Boston) ja sai tieteellisen julkaisun valmiiksi työskennellessään tutkijatohtorina Bozzin laboratoriossa Trenton yliopistossa.
Tutkimus keskittyy kondroitiinisulfaatteihin, molekyyleihin, jotka ovat hyvin tunnettuja 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 pyöreän muotoisia kondroitiinisulfaattiryppäitä, jotka olivat hajallaan näennäisesti satunnaisesti aivoissa. Tämä työ kuitenkin unohdettiin, kunnes Sabine Berrettan translaation neurobiologian laboratorio toi nämä rakenteet takaisin tiedeyhteisön tietoon, nimesi ne uudelleen CS-6-klusteriksi (kondroitiinisulfaatti-6, joka tunnistaa niiden tarkan molekyylikoostumuksen) ja osoitti, että nämä rakenteet ovat liittyvät gliasoluihin ja ovat huomattavasti vähentyneet psykoottisista häiriöistä kärsivien ihmisten aivoissa.
Sitten vuonna 2017 Berrettan laboratorioon palkatun Gabriele Celinin tehtävänä oli selvittää näiden klustereiden toiminta.
"Tutkimme ensin näitä rakenteita yksityiskohtaisesti ja kuvasimme ne erittäin korkealla resoluutiolla. Huomasimme, että ne ovat pohjimmiltaan synapsien klustereita, jotka on päällystetty CS-6:lla ja järjestetty selkeästi tunnistettavaan geometriseen muotoon. Sitten tunnistimme uudentyyppisen synaptisen rakenteen. Organisaatio", sanovat tutkijat.
"Tässä vaiheessa meidän täytyi harjoittaa "kokeellista luovuutta". Yhdistelemällä käyttäytymis-, molekyyli- ja kehittyneitä morfologisia lähestymistapoja ymmärsimme, että nämä CS-6-klusteriin kapseloituneet yhdisteet muuttuvat vasteena sähköiseen aktiivisuuteen aivot."
"Lopuksi DZNE Magdeburgin Alexander Dityatevin kanssa tehdyn yhteistyön ja hänen ryhmänsä Hadi Mirzapourdelawarin ponnistelujen ansiosta vähensimme CS-6:n ilmentymistä hippokampuksessa (tilaoppimisesta vastaava aivojen alue) ja osoitimme että CS-6:n läsnäolo on välttämätöntä synaptiselle plastisuudelle ja tilamuistille", huomauttavat Bozzi ja Celini.
"Tämä työ tasoittaa tietä uudelle näkemykselle aivojen toiminnasta. On mahdollista, että kaikilla CS-6-klustereiden eri hermosoluille muodostuneilla synapseilla on kyky vastata yhdessä tiettyihin ulkoisiin ärsykkeisiin ja osallistua yhteiseen toimintaan, jonka tavoitteena on oppimis- ja muistiprosessit ", he huomauttavat.
"Ne näyttävät edustavan uutta substraattia tiedon integroimiseksi ja assosiaatioiden muodostamiseksi monisolutasolla", lisäävät Dityatev ja Berretta.
Tämä työ on tulosta useiden laboratorioiden yhteistyöstä, mukaan lukien Translational Neurobiology Laboratory (Sabina Berretta; McLean Hospital - Harvard Medical School, Boston), Neurodevelopmental Disorders Research Laboratory (Yuri Bozzi; CIMeC - Interdisciplinary Center for Brain Science), Trenton yliopisto) ja molekyylin neuroplastisuus (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).