Teadlased on tuvastanud uue õppimise ja mäluga seotud neuroplastilisuse mehhanismi
Viimati vaadatud: 14.06.2024
Kõik iLive'i sisu vaadatakse meditsiiniliselt läbi või seda kontrollitakse, et tagada võimalikult suur faktiline täpsus.
Meil on ranged allhanke juhised ja link ainult mainekate meediakanalite, akadeemiliste teadusasutuste ja võimaluse korral meditsiiniliselt vastastikuste eksperthinnangutega. Pange tähele, et sulgudes ([1], [2] jne) olevad numbrid on nende uuringute linkideks.
Kui tunnete, et mõni meie sisu on ebatäpne, aegunud või muul viisil küsitav, valige see ja vajutage Ctrl + Enter.
Neuronid on olulised, kuid nad pole protsessis ainsad osalejad. Tõepoolest, just "kõhred", rakuväliste maatriksmolekulide klastrid, mida nimetatakse kondroitiinsulfaatideks, mis asuvad närvirakkude välisküljel, mängivad võtmerolli aju võimes teavet hankida ja talletada.
Uuringus, mis avaldati ajakirjas Cell Reports, kirjeldatakse uut aju plastilisuse mehhanismi ehk seda, kuidas närviühendused muutuvad vastuseks välistele stiimulitele. Paber kannab pealkirja "Fokaalsed peri-sünaptilised maatriksklastrid edendavad hiirte aktiivsusest sõltuvat plastilisust ja mälu."
See töö on Harvardi meditsiinikooli, Trento ülikooli ja Magdeburgis asuva Saksamaa neurodegeneratiivsete haiguste keskuse (DZNE) koostöö tulemus.
"Sensoorsed oskused ja võime mõista oma keskkonda sõltuvad aju aktiivsusest, mis võimaldab tajuda ja töödelda välismaailmast tulevaid stiimuleid. Oma aju kaudu oleme võimelised omandama ja talletama uut teavet, kuna Samuti jätame meelde teabe, mille oleme juba õppinud,“ ütlevad Juri Bozzi ja Gabriele Chelini.
"Selle põneva nähtuse teeb võimalikuks aju võime pidevalt muuta närviühenduste (sünapside) struktuuri ja efektiivsust vastuseks välistele stiimulitele. Seda võimet nimetatakse sünaptiliseks plastilisuseks. Mõistmine, kuidas sünaptilised muutused toimuvad ja kuidas need aitavad kaasa õppimine ja mälu on neurobioloogia üks peamisi ülesandeid."
Yuri Bozzi on Trento ülikooli professor ja artikli kaasautor. Gabriele Chelini on uuringu esimene autor. Celini alustas selle projekti kallal tööd 2017. Aastal Sabina Berretta juhitud laboris (McLeani haigla ja Harvardi meditsiinikool, Boston) ning lõpetas teadusliku publikatsiooni Bozzi laboris Trento ülikoolis järeldoktorandina töötades.
Uuring keskendub kondroitiinsulfaatidele, molekulidele, mis on hästi tuntud oma rolli poolest liigestes ja mis mängivad samuti olulist funktsiooni aju plastilisuses, olles aju rakuvälise maatriksi lahutamatu osa, nagu avastas algselt dr Alexander Dityatevi rühm. Aastal 2001.
2007. Aastal kirjeldas Jaapani uuring ajus näiliselt juhuslikult hajutatud ümmarguste kondroitiinsulfaatide kobarate olemasolu. See töö aga unustati, kuni Sabine Berretta translatsioonilise neurobioloogia labor tõi need struktuurid tagasi teadusringkondade tähelepanu alla, nimetades need ümber CS-6 klastriteks (kondroitiinsulfaat-6 jaoks, mis määrab nende täpse molekulaarse koostise) ja demonstreerides, et need struktuurid on seotud gliiarakkudega ja on psühhootiliste häiretega inimeste ajus oluliselt vähenenud.
Seejärel, 2017. Aastal, sai äsja Berretta laborisse tööle võetud Gabriele Celini ülesandeks avastada nende klastrite funktsioon.
"Kõigepealt uurisime neid struktuure üksikasjalikult, pildistades neid väga kõrge eraldusvõimega. Leidsime, et need on sisuliselt sünapside klastrid, mis on kaetud CS-6-ga ja organiseeritud selgelt äratuntavasse geomeetrilisse kuju. Seejärel tuvastasime uut tüüpi sünapsi organisatsioon,“ ütlevad teadlased.
Sel hetkel pidime rakendama eksperimentaalset loovust; käitumuslike, molekulaarsete ja keerukate morfoloogiliste lähenemisviiside kombinatsiooni abil mõistsime, et need CS-6 klastritesse kapseldatud ühendid muutuvad vastusena elektrilisele aktiivsusele aju."
"Lõpuks, tänu koostööle Alexander Dityateviga DZNE Magdeburgist ja Hadi Mirzapourdelawari jõupingutustest tema rühmast, vähendasime CS-6 ekspressiooni hipokampuses (ruumiõppe eest vastutav ajupiirkond) ja demonstreerisime et CS-6 olemasolu on vajalik sünaptilise plastilisuse ja ruumimälu jaoks,“ osutavad Bozzi ja Celini.
"See töö sillutab teed uuele vaatele ajufunktsioonist. Võimalik, et kõigil CS-6 klastrite erinevatel neuronitel moodustunud sünapsidel on võime reageerida koos konkreetsetele välistele stiimulitele ja osaleda ühises funktsioonis, mille eesmärk on õppimis- ja mäluprotsessid " märgivad nad.
„Need näivad kujutavat endast uut substraati teabe integreerimiseks ja seoste loomiseks mitmerakulisel tasandil,” lisavad Dityatev ja Berretta.
See töö on mitme labori koostöö tulemus, sealhulgas translatsioonilise neurobioloogia labor (Sabina Berretta; McLeani haigla – Harvardi meditsiinikool, Boston), neurodevelopmentaalsete häirete uurimislabor (Yuri Bozzi; CIMeC – interdistsiplinaarne ajuteaduse keskus)., Trento Ülikool) ja molekulaarne neuroplastilisus (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).