Επιστημονικά Νέα

MIT: Ο εγκέφαλος των ενηλίκων περιέχει εκατομμύρια “σιωπηλές συνάψεις”

MIT: Ο εγκέφαλος των ενηλίκων περιέχει εκατομμύρια “σιωπηλές συνάψεις”

MIT: Νευροεπιστήμονες ανακάλυψαν ότι ο εγκέφαλος των ενηλίκων περιέχει εκατομμύρια "σιωπηλές συνάψεις"—ανώριμες συνδέσεις μεταξύ νευρώνων που παραμένουν ανενεργές μέχρι να στρατολογηθούν για να βοηθήσουν στο σχηματισμό νέων αναμνήσεων.

Νευροεπιστήμονες του MIT ανακάλυψαν ότι ο εγκέφαλος των ενηλίκων περιέχει εκατομμύρια “σιωπηλές συνάψεις”—ανώριμες συνδέσεις μεταξύ νευρώνων που παραμένουν ανενεργές μέχρι να στρατολογηθούν για να βοηθήσουν στο σχηματισμό νέων αναμνήσεων. Μέχρι τώρα, πίστευαν ότι οι σιωπηλές συνάψεις υπήρχαν μόνο κατά την πρώιμη ανάπτυξη, όταν βοηθούσαν τον εγκέφαλο να μάθει τις νέες πληροφορίες στις οποίες εκτίθεται νωρίς στη ζωή. Ωστόσο, η νέα μελέτη του MIT αποκάλυψε ότι σε ενήλικα ποντίκια, περίπου το 30% όλων των συνάψεων στον φλοιό του εγκεφάλου είναι σιωπηλές.

Η ύπαρξη αυτών των σιωπηλών συνάψεων μπορεί να βοηθήσει να εξηγηθεί πώς ο ενήλικος εγκέφαλος είναι σε θέση να σχηματίζει συνεχώς νέες αναμνήσεις και να μαθαίνει νέα πράγματα χωρίς να χρειάζεται να τροποποιεί τις υπάρχουσες συμβατικές συνάψεις, λένε οι ερευνητές. “Αυτές οι σιωπηλές συνάψεις αναζητούν νέες συνδέσεις και όταν παρουσιάζονται σημαντικές νέες πληροφορίες, οι συνδέσεις μεταξύ των σχετικών νευρώνων ενισχύονται. Αυτό επιτρέπει στον εγκέφαλο να δημιουργεί νέες αναμνήσεις χωρίς να αντικαθιστά τις σημαντικές μνήμες που είναι αποθηκευμένες σε ώριμες συνάψεις, οι οποίες είναι πιο δύσκολο να αλλάξουν.”, λέει η Δήμητρα Βαρδαλάκη, μεταπτυχιακή φοιτήτρια του MIT και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης.

Η ανακάλυψη των σιωπηλών συνάψεων

Ο Mark Harnett, αναπληρωτής καθηγητής εγκεφάλου και γνωστικών επιστημών, είναι ο ανώτερος συγγραφέας της εργασίας, η οποία εμφανίζεται σήμερα στο Nature. Ο Kwanghun Chung, αναπληρωτής καθηγητής χημικής μηχανικής στο MIT, είναι επίσης συγγραφέας. Όταν οι επιστήμονες ανακάλυψαν για πρώτη φορά σιωπηλές συνάψεις πριν από δεκαετίες, παρατηρήθηκαν κυρίως στον εγκέφαλο νεαρών ποντικών και άλλων ζώων. Κατά την πρώιμη ανάπτυξη, αυτές οι συνάψεις πιστεύεται ότι βοηθούν τον εγκέφαλο να αποκτήσει τις τεράστιες ποσότητες πληροφοριών που χρειάζονται τα μωρά για να μάθουν για το περιβάλλον τους και πώς να αλληλεπιδρούν με αυτό. Σε ποντίκια, αυτές οι συνάψεις πιστεύεται ότι εξαφανίζονται σε ηλικία περίπου 12 ημερών.

Ωστόσο, ορισμένοι νευροεπιστήμονες έχουν προτείνει ότι οι σιωπηλές συνάψεις μπορεί να επιμείνουν στην ενήλικη ζωή και να βοηθήσουν στο σχηματισμό νέων αναμνήσεων. Στοιχεία για αυτό έχουν παρατηρηθεί σε ζωικά μοντέλα εθισμού, τα οποία πιστεύεται ότι είναι σε μεγάλο βαθμό μια διαταραχή παρεκκλίνουσας μάθησης. Θεωρητική εργασία στο πεδίο από τους Stefano Fusi και Larry Abbott του Πανεπιστημίου Κολούμπια πρότεινε επίσης ότι οι νευρώνες πρέπει να εμφανίζουν ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών μηχανισμών πλαστικότητας για να εξηγήσουν πώς οι εγκέφαλοι μπορούν να μαθαίνουν αποτελεσματικά νέα πράγματα και να τα διατηρούν στη μακροπρόθεσμη μνήμη.

Σε αυτό το σενάριο, ορισμένες συνάψεις πρέπει να εγκατασταθούν ή να τροποποιηθούν εύκολα, για να σχηματιστούν οι νέες μνήμες, ενώ άλλες πρέπει να παραμείνουν πολύ πιο σταθερές, για να διατηρηθούν οι μακροπρόθεσμες μνήμες. Στη νέα μελέτη, η ομάδα του MIT δεν ξεκίνησε ειδικά να ψάξει για σιωπηλές συνάψεις. Αντίθετα, παρακολουθούσαν ένα ενδιαφέρον εύρημα από μια προηγούμενη μελέτη στο εργαστήριο του Harnett. Σε αυτό το έγγραφο, οι ερευνητές έδειξαν ότι μέσα σε έναν μόνο νευρώνα, οι δενδρίτες – επεκτάσεις που μοιάζουν με κεραία που προεξέχουν από τους νευρώνες – μπορούν να επεξεργαστούν τη συναπτική είσοδο με διαφορετικούς τρόπους, ανάλογα με τη θέση τους.

Ως μέρος αυτής της μελέτης, οι ερευνητές προσπάθησαν να μετρήσουν τους υποδοχείς νευροδιαβιβαστών σε διαφορετικούς δενδριτικούς κλάδους, για να δουν αν αυτό θα βοηθούσε να εξηγηθούν οι διαφορές στη συμπεριφορά τους. Για να το κάνουν αυτό, χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται eMAP (Επιτόπιο-συντήρηση Μεγεθυμένη Ανάλυση του Πρωτεώματος), που αναπτύχθηκε από τον Chung. Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική, οι ερευνητές μπορούν να επεκτείνουν φυσικά ένα δείγμα ιστού και στη συνέχεια να επισημάνουν συγκεκριμένες πρωτεΐνες στο δείγμα, καθιστώντας δυνατή τη λήψη εικόνων εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης.

Ενώ έκαναν αυτή την απεικόνιση, έκαναν μια εκπληκτική ανακάλυψη. “Το πρώτο πράγμα που είδαμε, το οποίο ήταν εξαιρετικά παράξενο και δεν περιμέναμε, ήταν ότι υπήρχαν παντού φιλοπόδια”, λέει ο Χάρνετ. Φιλοπόδια, λεπτές προεξοχές μεμβράνης που εκτείνονται από τους δενδρίτες, έχουν παρατηρηθεί στο παρελθόν, αλλά οι νευροεπιστήμονες δεν ήξεραν ακριβώς τι κάνουν. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο ότι τα φιλοπόδια είναι τόσο μικροσκοπικά που είναι δύσκολο να τα δει κανείς χρησιμοποιώντας παραδοσιακές τεχνικές απεικόνισης.

Αφού έκανε αυτή την παρατήρηση, η ομάδα του MIT ξεκίνησε να προσπαθήσει να βρει φιλοπόδια σε άλλα μέρη του εγκεφάλου των ενηλίκων, χρησιμοποιώντας την τεχνική eMAP. Προς έκπληξή τους, βρήκαν φιλοπόδια στον οπτικό φλοιό του ποντικιού και σε άλλα μέρη του εγκεφάλου, σε επίπεδο 10 φορές υψηλότερο από ό,τι είχαν δει προηγουμένως. Βρήκαν επίσης ότι το φιλοπόδιο είχε υποδοχείς νευροδιαβιβαστών που ονομάζονται υποδοχείς NMDA, αλλά όχι υποδοχείς AMPA.

Μια τυπική ενεργή σύναψη έχει και τους δύο αυτούς τύπους υποδοχέων, οι οποίοι δεσμεύουν τον νευροδιαβιβαστή γλουταμινικό. Οι υποδοχείς NMDA συνήθως απαιτούν συνεργασία με τους υποδοχείς AMPA για να περάσουν σήματα επειδή οι υποδοχείς NMDA μπλοκάρονται από ιόντα μαγνησίου στο φυσιολογικό δυναμικό ηρεμίας των νευρώνων. Έτσι, όταν δεν υπάρχουν υποδοχείς AMPA, οι συνάψεις που έχουν μόνο υποδοχείς NMDA δεν μπορούν να περάσουν κατά μήκος ενός ηλεκτρικού ρεύματος και αναφέρονται ως “σιωπηλές”.

Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον Κόσμο
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις

Διαβάστε Eπίσης:

Πώς μπορούν να ανακτηθούν οι αναμνήσεις μας;

Χτυπώντας τον καρκίνο του εγκεφάλου με μακριές βελόνες ανοίγει η πόρτα σε νέες θεραπείες

Μελέτη βρίσκει ισχυρή αιτιώδη σχέση μεταξύ διαστολικής αρτηριακής πίεσης και νευρωτικού χαρακτηριστικού προσωπικότητας

Το αίσθημα της συνείδησης εμφανίζεται κατά τη διάρκεια καρδιακής προσβολής

svg%3E svg%3E
svg%3E
svg%3E
Περισσότερα

Προστατέψτε την οικογένειά σας από το μονοξείδιο του άνθρακα

Μονοξείδιο του άνθρακα: Εδώ προσφέρονται μερικές συμβουλές για τη διατήρηση της ασφάλειας, την αναγνώριση της δηλητηρίασης από μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και τη θεραπεία ενός ατόμου που έχει δηλητηριαστεί με το αέριο.

Γιατί πρήζονται τα άκρα μας;

Οίδημα: Τα συμπτώματα του οιδήματος μπορεί να περιλαμβάνουν αύξηση του μεγέθους ή πρήξιμο του ιστού.

Πρόβλεψη άνοιας με χρήση χαρακτηριστικών νευρωνικών δικτύων

Άνοια: Η ήπια γνωστική εξασθένηση μπορεί να είναι ένα πρώιμο σύμπτωμα της νόσου του Αλτσχάιμερ, της νόσου των εγκεφαλικών μικρών αγγείων, της άνοιας με σώματα Lewy ή άλλων νευρογνωστικών διαταραχών.

Πειραματικό εμβόλιο για τον θανατηφόρο ιό Marburg προστατεύει από τη μόλυνση με μία μόνο δόση

Το πειραματικό εμβόλιο, εν τω μεταξύ, το οποίο μελετάται στο εργαστήριο του Hunegnaw και σε άλλα σημεία των Ηνωμένων Πολιτειών, θεωρείται ως ένα σημαντικό βήμα προς την εκπλήρωση πολλαπλών στόχων - ένα εμβόλιο για περιοχές που κινδυνεύουν από επιδημίες Μάρμπουργκ και την ανάπτυξη εμβολίου σε περίπτωση που ο ιός χρησιμοποιηθεί σε μια πράξη βιοτρομοκρατίας.

Οι εργαζόμενοι εστιάζουν πιο πολύ σε άμεσους παρά σε μακροπρόθεσμους στόχους υγείας

Εργαζόμενοι:  Είναι πιο αποφασισμένοι να εργαστούν για τους άμεσους στόχους υγείας τους, όπως ο πόνος στην πλάτη ή στις αρθρώσεις, παρά μακροπρόθεσμους στόχους υγείας, όπως η διαχείριση του διαβήτη ή της υπέρτασης.

Μικρή μελέτη δείχνει ότι το αντιελονοσιακό μονοκλωνικό αντίσωμα υπόσχεται την πρόληψη της ελονοσίας

Οι συγγραφείς της μελέτης δήλωσαν ότι απαιτείται πρόσθετη έρευνα για να διερευνηθεί κατά πόσον το CIS43LS μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μακροχρόνια προστασία και για να καθοριστεί η βέλτιστη δοσολογία στα παιδιά της Αφρικής. Επιπλέον, η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να αξιολογήσει κατά πόσον τα μονοκλωνικά αντισώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ασφάλεια για την προστασία των εγκύων γυναικών.