Čo je synaptické prerezávanie?

Obsah

• Definícia
• Ako funguje synaptické prerezávanie?
• Kedy dochádza k synaptickému rezu?
• Skoré embryonálne štádium do 2 rokov
• Vek 2 až 10 rokov
• Dospievanie
• Skorá dospelosť
• Vysvetľuje synaptické prerezávanie nástup schizofrénie?
• Je synaptické prerezávanie spojené s autizmom?
• Kam smeruje výskum synaptického rezu?

Definícia

Synaptické prerezávanie je prirodzený proces, ktorý sa vyskytuje v mozgu od raného detstva do dospelosti. Počas synaptického rezu mozog vylučuje ďalšie synapsie. Synapsie sú mozgové štruktúry, ktoré umožňujú neurónom prenášať elektrický alebo chemický signál do iného neurónu.

Synaptické prerezávanie sa považuje za spôsob mozgu, ako odstrániť spojenia v mozgu, ktoré už nie sú potrebné. Vedci sa nedávno dozvedeli, že mozog je „plastickejší“ a tvarovateľnejší, ako sa doteraz myslelo. Synaptické prerezávanie je spôsob, ako si naše telo udržuje efektívnejšiu funkciu mozgu, keď starneme a učíme sa nové komplexné informácie.

Ako sa dozvedáme viac o synaptickom prerezávaní, mnoho vedcov si tiež kladie otázku, či existuje súvislosť medzi synaptickým prerezávaním a vznikom určitých porúch vrátane schizofrénie a autizmu.

Ako funguje synaptické prerezávanie?

Počas dojčenia mozog zažíva veľké množstvo rastu. Počas raného vývoja mozgu dochádza k explózii tvorby synapsií medzi neurónmi. Toto sa nazýva synaptogenéza.

Toto rýchle obdobie synaptogenézy hrá zásadnú úlohu pri učení, formovaní pamäti a adaptácii na začiatku života. Približne vo veku 2 až 3 rokov dosahuje počet synapsií najvyššiu úroveň. Ale potom krátko po tomto období synaptického rastu začne mozog odstraňovať synapsie, ktoré už nepotrebuje.

Akonáhle mozog vytvorí synapsiu, môže byť buď posilnený alebo oslabený. Závisí to od toho, ako často sa synapse používa. Inými slovami, proces sa riadi zásadou „použite alebo stratte“: Synapsy, ktoré sú aktívnejšie, sú posilnené a synapsie, ktoré sú menej aktívne, sú oslabené a nakoniec orezané. Proces odstraňovania irelevantných synapsií počas tejto doby sa označuje ako synaptické prerezávanie.

Skoré synaptické prerezávanie je väčšinou ovplyvnené našimi génmi. Neskôr to bude vychádzať z našich skúseností. Inými slovami, to, či je alebo nie je synapsa prerezaná, je ovplyvnené skúsenosťami, ktoré má vyvíjajúce sa dieťa s okolitým svetom. Neustála stimulácia spôsobuje, že synapsie rastú a stávajú sa trvalými. Ale ak dieťa dostane malú stimuláciu, mozog si uchová menej týchto spojení.

Kedy dochádza k synaptickému rezu?

Načasovanie synaptického rezu sa líši podľa oblasti mozgu. Niektoré synaptické prerezávanie sa začína veľmi skoro vo vývoji, ale najrýchlejšie prerezávanie sa deje zhruba medzi 2. a 16. rokom.

Skoré embryonálne štádium do 2 rokov

Vývoj mozgu v embryu začína iba pár týždňov po počatí. Do siedmeho mesiaca tehotenstva začne plod emitovať vlastné mozgové vlny. Počas tejto doby mozog vytvára nové neuróny a synapsie mimoriadne vysokou rýchlosťou.

Počas prvého roku života počet synapsií v mozgu dieťaťa rastie viac ako desaťnásobne. Vo veku 2 alebo 3 rokov má dieťa okolo 15 000 synapsií na neurón.

Vo vizuálnej kôre mozgu (časť zodpovedná za videnie) dosahuje produkcia synapsií svoj vrchol asi vo veku 8 mesiacov. V prefrontálnej kôre sa najvyššie hladiny synapsií vyskytujú niekedy počas prvého roku života. Táto časť mozgu sa používa na rôzne komplexné správanie vrátane plánovania a osobnosti.

Vek 2 až 10 rokov

Počas druhého roku života počet synapsií dramaticky klesá. Synaptické prerezávanie sa deje veľmi rýchlo vo veku od 2 do 10 rokov. Počas tejto doby je vylúčených asi 50 percent synapsií navyše. Vo vizuálnej kôre pokračuje rez zhruba do 6. roku života.

Dospievanie

Synaptické prerezávanie pokračuje dospievaním, ale nie tak rýchlo ako predtým. Celkový počet synapsií sa začína stabilizovať.

Zatiaľ čo sa vedci kedysi domnievali, že mozog prerezáva synapsie iba do raného dospievania, nedávny pokrok objavil druhé prerezávacie obdobie počas neskorého dospievania.

Skorá dospelosť

Podľa novších výskumov synaptické prerezávanie skutočne pokračuje až do ranej dospelosti a zastaví sa niekedy na konci 20. rokov.

Je zaujímavé, že počas tejto doby sa prerezávanie vyskytuje väčšinou v prefontálnej kôre mozgu, ktorá je časťou mozgu, ktorá je výrazne zapojená do rozhodovacích procesov, rozvoja osobnosti a kritického myslenia.

Vysvetľuje synaptické prerezávanie nástup schizofrénie?

Výskum zameraný na vzťah medzi synaptickým rezom a schizofréniou je stále v počiatočných fázach. Teória je taká, že schizofrenické mozgy sú „nadmerne rezané“ a toto nadmerné rezanie je spôsobené genetickými mutáciami, ktoré ovplyvňujú proces synaptického rezu.

Napríklad, keď sa vedci pozreli na obrazy mozgu ľudí s duševnými poruchami, ako je schizofrénia, zistili, že ľudia s duševnými poruchami mali v prefrontálnej oblasti menej synapsií v porovnaní s mozgami ľudí bez duševných porúch.

Potom analyzované posmrtné mozgové tkanivo a DNA od viac ako 100 000 ľudí a zistilo sa, že ľudia so schizofréniou majú špecifický génový variant, ktorý môže súvisieť so zrýchlením procesu synaptického rezu.

Je potrebný ďalší výskum na potvrdenie hypotézy, že abnormálne synaptické prerezávanie prispieva k schizofrénii. Aj keď je to ešte ďaleko, synaptické prerezávanie môže predstavovať zaujímavý cieľ pri liečbe ľudí s duševnými poruchami.

Je synaptické prerezávanie spojené s autizmom?

Vedci stále presne neurčili presnú príčinu autizmu. Je pravdepodobné, že v hre je viac faktorov, ale nedávno výskum ukázal súvislosť medzi mutáciami v určitých génoch súvisiacich so synaptickou funkciou a poruchami autistického spektra (ASD).

Na rozdiel od výskumu schizofrénie, ktorý teoretizuje, že mozog je „nadmerne orezaný“, vedci predpokladajú, že mozog ľudí s autizmom môže byť „podrezaný“. Teoreticky potom toto podrezávanie vedie k nadmernej ponuke synapsií v niektorých častiach mozgu.

Pri testovaní tejto hypotézy sa vedci zamerali na mozgové tkanivo 13 detí a dospievajúcich s autizmom alebo bez neho, ktorí zomreli vo veku od 2 do 20 rokov. Vedci zistili, že mozog adolescentov s autizmom mal oveľa viac synapsií ako mozog neurotypických adolescentov. . Malé deti v obidvoch skupinách mali zhruba rovnaký počet synapsií. To naznačuje, že stav sa môže vyskytnúť počas procesu prerezávania. Tento výskum ukazuje iba rozdiel v synapsiách, ale nie to, či tento rozdiel môže byť príčinou alebo následkom autizmu, alebo iba asociáciou.

Táto teória podrezávania môže pomôcť vysvetliť niektoré bežné príznaky autizmu, ako je precitlivenosť na hluk, svetlá a sociálne skúsenosti, ako aj epileptické záchvaty. Ak vystrelí príliš veľa synapsií naraz, u osoby s autizmom pravdepodobne dôjde k preťaženiu hluku a nie k vyladeniu odozvy mozgu.

Doterajší výskum navyše spájal autizmus s mutáciami v génoch, ktoré pôsobia na proteín známy ako mTOR kináza. V mozgu autistických pacientov sa našlo veľké množstvo hyperaktívneho mTOR. Ukázalo sa tiež, že nadmerná aktivita v dráhe mTOR je spojená s nadmernou produkciou synapsií. Jedna štúdia zistila, že myši s hyperaktívnym mTOR mali chyby v synaptickom prerezávaní a vykazovali sociálne správanie podobné ASD.

Kam smeruje výskum synaptického rezu?

Synaptické prerezávanie je nevyhnutnou súčasťou vývoja mozgu. Zbavením sa synapsií, ktoré sa už nepoužívajú, sa mozog s pribúdajúcim vekom stáva efektívnejším.

Dnes väčšina myšlienok o vývoji ľudského mozgu čerpá z tejto predstavy o plasticite mozgu. Vedci v súčasnosti hľadajú spôsoby, ako kontrolovať rez pomocou liekov alebo cielenou terapiou. Skúmajú tiež, ako využiť toto nové chápanie synaptického rezu na zlepšenie vzdelávania v detstve. Vedci tiež skúmajú, ako by tvar synapsií mohol hrať rolu v mentálnom postihnutí.

Proces synaptického rezu môže byť sľubným cieľom pri liečbe ľudí s ochorením, ako je schizofrénia a autizmus. Výskum je však stále v počiatočných fázach.