Οι ερευνητές εντόπισαν έναν νέο μηχανισμό νευροπλαστικότητας που σχετίζεται με τη μάθηση και τη μνήμη
Τελευταία επισκόπηση: 14.06.2024
Όλα τα περιεχόμενα του iLive ελέγχονται ιατρικά ή ελέγχονται για να διασφαλιστεί η όσο το δυνατόν ακριβέστερη ακρίβεια.
Έχουμε αυστηρές κατευθυντήριες γραμμές προμήθειας και συνδέουμε μόνο με αξιόπιστους δικτυακούς τόπους πολυμέσων, ακαδημαϊκά ερευνητικά ιδρύματα και, όπου είναι δυνατόν, ιατρικά επισκοπικά μελέτες. Σημειώστε ότι οι αριθμοί στις παρενθέσεις ([1], [2], κλπ.) Είναι σύνδεσμοι με τις οποίες μπορείτε να κάνετε κλικ σε αυτές τις μελέτες.
Εάν πιστεύετε ότι κάποιο από το περιεχόμενό μας είναι ανακριβές, παρωχημένο ή αμφισβητήσιμο, παρακαλώ επιλέξτε το και πατήστε Ctrl + Enter.
Οι νευρώνες είναι σημαντικοί, αλλά δεν είναι οι μόνοι παίκτες στη διαδικασία. Πράγματι, είναι ο «χόνδρος», συστάδες μορίων εξωκυτταρικής μήτρας που ονομάζονται θειικές χονδροϊτίνες που βρίσκονται στο εξωτερικό των νευρικών κυττάρων, που παίζουν βασικό ρόλο στην ικανότητα του εγκεφάλου να αποκτά και να αποθηκεύει πληροφορίες.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Cell Reports περιγράφει έναν νέο μηχανισμό πλαστικότητας του εγκεφάλου ή πώς αλλάζουν οι νευρικές συνδέσεις ως απόκριση σε εξωτερικά ερεθίσματα. Η εργασία τιτλοφορείται «Οι εστιακές περισυναπτικές συστάδες μήτρας προωθούν την πλαστικότητα και τη μνήμη που εξαρτώνται από τη δραστηριότητα σε ποντίκια».
Αυτή η εργασία είναι το αποτέλεσμα μιας συνεργασίας μεταξύ της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ, του Πανεπιστημίου του Τρέντο και του Γερμανικού Κέντρου Νευροεκφυλιστικών Νοσημάτων (DZNE) στο Μαγδεμβούργο.
"Οι αισθητηριακές δεξιότητες και η ικανότητα κατανόησης του περιβάλλοντος μας εξαρτώνται από τη δραστηριότητα του εγκεφάλου, η οποία μας επιτρέπει να αντιλαμβανόμαστε και να επεξεργαζόμαστε ερεθίσματα που προέρχονται από τον έξω κόσμο. Μέσω του εγκεφάλου μας, είμαστε σε θέση να αποκτήσουμε και να αποθηκεύσουμε νέες πληροφορίες, όπως καθώς και να θυμάστε πληροφορίες που έχουμε ήδη μάθει», λένε οι Yuri Bozzi και Gabriele Chelini.
"Αυτό το συναρπαστικό φαινόμενο καθίσταται δυνατό από την ικανότητα του εγκεφάλου να αλλάζει συνεχώς τη δομή και την αποτελεσματικότητα των νευρικών συνδέσεων (συνάψεων) ως απόκριση σε εξωτερικά ερεθίσματα. Αυτή η ικανότητα ονομάζεται συναπτική πλαστικότητα. Κατανόηση του πώς συμβαίνουν οι συναπτικές αλλαγές και πώς συμβάλλουν στην Η μάθηση και η μνήμη είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα της νευροβιολογίας."
Ο Yuri Bozzi είναι καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Trento και συν-επικεφαλής του άρθρου. Ο Gabriele Chelini είναι ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης. Ο Celini ξεκίνησε να εργάζεται σε αυτό το έργο το 2017 ως μεταδιδακτορικός υπότροφος στο εργαστήριο με επικεφαλής τη Sabina Berretta (Νοσοκομείο McLean και Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ, Βοστώνη) και ολοκλήρωσε την επιστημονική δημοσίευση ενώ εργαζόταν ως μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο Bozzi στο Πανεπιστήμιο του Trento.
Η μελέτη επικεντρώνεται σε θειικές χονδροϊτίνες, μόρια γνωστά για το ρόλο τους στις αρθρώσεις, τα οποία παίζουν επίσης σημαντική λειτουργία στην πλαστικότητα του εγκεφάλου, αποτελώντας αναπόσπαστο μέρος της εξωκυτταρικής μήτρας του εγκεφάλου, όπως ανακαλύφθηκε αρχικά από την ομάδα του Δρ. Alexander Dityatev το 2001.
Το 2007, μια ιαπωνική μελέτη περιέγραψε την παρουσία στρογγυλού σχήματος συστάδων θειικών χονδροϊτίνης διάσπαρτων φαινομενικά τυχαία στον εγκέφαλο. Ωστόσο, αυτή η εργασία ξεχάστηκε έως ότου το μεταφραστικό εργαστήριο νευροβιολογίας της Sabine Berretta επανέφερε αυτές τις δομές στην προσοχή της επιστημονικής κοινότητας, μετονομάζοντάς τις σε ομάδες CS-6 (για θειική χονδροϊτίνη-6, που προσδιορίζει την ακριβή μοριακή τους σύνθεση) και δείχνοντας ότι αυτές οι δομές είναι σχετίζονται με τα νευρογλοιακά κύτταρα και μειώνονται σημαντικά στον εγκέφαλο ατόμων με ψυχωσικές διαταραχές.
Στη συνέχεια, το 2017, ο Gabriele Celini, που προσλήφθηκε πρόσφατα στο εργαστήριο της Berretta, ανέλαβε να αποκαλύψει τη λειτουργία αυτών των συμπλεγμάτων.
"Εξετάσαμε πρώτα αυτές τις δομές λεπτομερώς, απεικονίζοντάς τις σε πολύ υψηλή ανάλυση. Βρήκαμε ότι είναι ουσιαστικά συστάδες συνάψεων επικαλυμμένων με CS-6 και οργανωμένες σε ένα σαφώς αναγνωρίσιμο γεωμετρικό σχήμα. Στη συνέχεια εντοπίσαμε έναν νέο τύπο συναπτικών οργάνωση», λένε οι επιστήμονες.
"Σε αυτό το σημείο έπρεπε να ασκήσουμε κάποια "πειραματική δημιουργικότητα". Μέσω ενός συνδυασμού συμπεριφορικών, μοριακών και εξελιγμένων μορφολογικών προσεγγίσεων, συνειδητοποιήσαμε ότι αυτές οι ενώσεις, εγκλωβισμένες σε συστάδες CS-6, αλλάζουν ως απόκριση στην ηλεκτρική δραστηριότητα στο εγκέφαλος."
"Τέλος, χάρη στη συνεργασία με τον Alexander Dityatev από το DZNE Magdeburg και τις προσπάθειες του Hadi Mirzapourdelawar από την ομάδα του, μειώσαμε την έκφραση του CS-6 στον ιππόκαμπο (μια περιοχή του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για τη χωρική μάθηση) και δείξαμε ότι η παρουσία του CS-6 είναι απαραίτητη για τη συναπτική πλαστικότητα και τη χωρική μνήμη», επισημαίνουν οι Bozzi και Celini.
"Αυτή η εργασία ανοίγει το δρόμο για μια νέα άποψη της λειτουργίας του εγκεφάλου. Είναι πιθανό όλες οι συνάψεις που σχηματίζονται σε διαφορετικούς νευρώνες εντός των συστάδων CS-6 να έχουν την ικανότητα να ανταποκρίνονται μαζί σε συγκεκριμένα εξωτερικά ερεθίσματα και να συμμετέχουν σε μια κοινή λειτουργία με στόχο διαδικασίες μάθησης και μνήμης " σημειώνουν.
"Φαίνεται να αντιπροσωπεύουν ένα νέο υπόστρωμα για την ενοποίηση πληροφοριών και το σχηματισμό συσχετισμών σε πολυκύτταρο επίπεδο", προσθέτουν οι Dityatev και Berretta.
Αυτή η εργασία είναι το αποτέλεσμα μιας συνεργασίας μεταξύ πολλών εργαστηρίων, συμπεριλαμβανομένου του Εργαστηρίου Μεταφραστικής Νευροβιολογίας (Sabina Berretta; Νοσοκομείο McLean - Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ, Βοστώνη), του Ερευνητικού Εργαστηρίου Νευροαναπτυξιακών Διαταραχών (Yuri Bozzi; CIMeC - Διεπιστημονικό Κέντρο για την Επιστήμη του Εγκεφάλου, Πανεπιστήμιο του Τρέντο) και τη μοριακή νευροπλαστικότητα (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).