Šta je Synaptic obrezivanje?

Sadržaj

• Definicija
• Kako funkcionira sinaptička rezidba?
• Kada se javlja sinaptičko obrezivanje?
• Rani embrionalni stadij do 2 godine
• Starost od 2 do 10 godina
• Adolescencija
• Rano zrelo doba
• Da li sinaptičko obrezivanje objašnjava pojavu shizofrenije?
• Da li je sinaptičko obrezivanje povezano s autizmom?
• Kamo vode istraživanja o sinaptičkom obrezivanju?

Definicija

Sinaptičko obrezivanje je prirodni proces koji se u mozgu događa između ranog djetinjstva i odrasle dobi. Tijekom sinaptičkog obrezivanja mozak eliminira dodatne sinapse. Sinapse su moždane strukture koje omogućavaju neuronima da prenose električni ili hemijski signal na drugi neuron.

Smatra se da je sinaptičko obrezivanje mozak način uklanjanja veza u mozgu koje više nisu potrebne. Istraživači su nedavno saznali da je mozak "plastičniji" i oblikovaniji nego što se ranije mislilo. Sinaptičko obrezivanje je način našeg tijela da održava efikasniju funkciju mozga kako starimo i učimo nove složene informacije.

Kako se sve više saznaje o sinaptičkom obrezivanju, mnogi se istraživači također pitaju postoji li veza između sinaptičkog obrezivanja i pojave određenih poremećaja, uključujući shizofreniju i autizam.

Kako funkcionira sinaptička rezidba?

Tokom djetinjstva mozak doživljava veliku količinu rasta. Postoji eksplozija stvaranja sinapse između neurona tokom ranog razvoja mozga. To se naziva sinaptogeneza.

Ovo brzo razdoblje sinaptogeneze igra vitalnu ulogu u učenju, formiranju memorije i adaptaciji rano u životu. S otprilike 2 do 3 godine starosti, broj sinapsi dostiže vrhunac. No, ubrzo nakon ovog perioda sinaptičkog rasta, mozak počinje uklanjati sinapse koje mu više nisu potrebne.

Jednom kada mozak formira sinapsu, on može biti ojačan ili oslabljen. To ovisi o tome koliko se često koristi sinapsa. Drugim riječima, postupak slijedi princip „iskoristi ili izgubi“: sinapsi koje su aktivnije jačaju, a sinapse koje su manje aktivne slabe i na kraju se obrezuju. Proces uklanjanja nebitnih sinapsi u to vrijeme naziva se sinaptičkim obrezivanjem.

Na rano sinaptičko obrezivanje najviše utječu naši geni. Kasnije, to se temelji na našim iskustvima. Drugim riječima, na to da li se sinapsa orezuje ili ne, utječu iskustva koja dijete u razvoju ima sa svijetom oko sebe. Stalna stimulacija dovodi do toga da sinapse rastu i postaju trajne. Ali ako dijete dobije malo stimulacije, mozak će zadržati manje tih veza.

Kada se javlja sinaptičko obrezivanje?

Vrijeme sinaptičkog obrezivanja razlikuje se ovisno o regiji mozga. Neke sinaptičke rezidbe započinju vrlo rano u razvoju, ali najbrže se obrezuju između približno 2 i 16 godina.

Rani embrionalni stadij do 2 godine

Razvoj mozga u embriju započinje samo nekoliko tjedana nakon začeća. Do sedmog mjeseca trudnoće, fetus počinje emitirati vlastite moždane valove. U to vrijeme mozak stvara izuzetno velike brzine nove neurone i sinapse.

Tijekom prve godine života, broj sinapsi u mozgu djeteta raste više nego deset puta. Do 2 ili 3 godine, novorođenče ima oko 15 000 sinapsi po neuronu.

U vizuelnom korteksu mozga (dijelu koji je odgovoran za vid), proizvodnja sinapse dostiže svoj vrhunac sa oko 8 mjeseci starosti. U prefrontalnom korteksu, vršni nivo sinapsi javlja se negdje tokom prve godine života. Ovaj dio mozga koristi se za različita složena ponašanja, uključujući planiranje i ličnost.

Starost od 2 do 10 godina

Tokom druge godine života, broj sinapsi dramatično opada. Sinaptičko obrezivanje događa se vrlo brzo u dobi od 2 do 10 godina. Za to vrijeme otpada oko 50 posto dodatnih sinapsi. U vizualnom korteksu rezidba se nastavlja do oko 6 godine starosti.

Adolescencija

Sinaptičko obrezivanje nastavlja se kroz adolescenciju, ali ne tako brzo kao prije. Ukupan broj sinapsi počinje se stabilizirati.

Iako su istraživači jednom mislili da mozak samo orezuje sinapse do rane adolescencije, nedavni napredak otkrio je drugi period orezivanja tokom kasne adolescencije.

Rano zrelo doba

Prema novijim istraživanjima, sinaptička rezidba zapravo se nastavlja u ranoj odrasloj dobi i prestaje negdje krajem 20-ih.

Zanimljivo je da se u to vrijeme obrezivanje uglavnom događa u prefontalnom korteksu mozga, koji je dio mozga snažno uključen u procese donošenja odluka, razvoj ličnosti i kritičko razmišljanje.

Da li sinaptičko obrezivanje objašnjava pojavu shizofrenije?

Istraživanja koja se bave odnosom između sinaptičke rezidbe i shizofrenije još su u ranoj fazi. Teorija kaže da su šizofreni mozgovi "pretjerano orezani", a to prekomjerno orezivanje uzrokovano je genetskim mutacijama koje utječu na sinaptički proces obrezivanja.

Na primjer, kada su istraživači pogledali slike mozga ljudi s mentalnim poremećajima, poput šizofrenije, otkrili su da ljudi s mentalnim poremećajima imaju manje sinapsi u predfrontalnoj regiji u odnosu na mozak ljudi bez mentalnih poremećaja.

Zatim je analizirano post-mortem moždano tkivo i DNK više od 100 000 ljudi i utvrđeno je da ljudi sa shizofrenijom imaju specifičnu gensku varijantu koja može biti povezana s ubrzanjem procesa sinaptičkog obrezivanja.

Potrebno je više istraživanja kako bi se potvrdila hipoteza da abnormalno sinaptičko obrezivanje doprinosi shizofreniji. Iako je ovo još daleko, sinaptičko obrezivanje može predstavljati zanimljivu metu za liječenje osoba s mentalnim poremećajima.

Da li je sinaptičko obrezivanje povezano s autizmom?

Naučnici još uvijek nisu precizno utvrdili uzrok autizma. Vjerojatno je u igri više čimbenika, ali nedavno je istraživanje pokazalo vezu između mutacija određenih gena povezanih sa sinaptičkom funkcijom i poremećajima spektra autizma (ASD).

Za razliku od istraživanja šizofrenije, koja teoretiziraju da je mozak "previše orezan", istraživači pretpostavljaju da mozak ljudi s autizmom može biti "nedovoljno orezan". Teoretski, ovo nedovoljno obrezivanje dovodi do prekomjerne ponude sinapsi u nekim dijelovima mozga.

Da bi testirali ovu hipotezu, istraživači su proučavali moždano tkivo 13 djece i adolescenata sa i bez autizma koji su preminuli u dobi između 2 i 20 godina. Znanstvenici su otkrili da mozak adolescenata s autizmom ima puno više sinapsi od mozga neurotipičnih adolescenata . Mala djeca u obje grupe imala su približno jednak broj sinapsi. To sugerira da se stanje može dogoditi tokom postupka obrezivanja. Ovo istraživanje pokazuje samo razliku u sinapsama, ali ne i da li je ta razlika možda uzrok ili posljedica autizma ili samo povezanost.

Ova teorija potcjenjivanja može pomoći objasniti neke od uobičajenih simptoma autizma, poput preosjetljivosti na buku, svjetla i socijalna iskustva, kao i epileptične napadaje. Ako odjednom puca previše sinapsi, osoba s autizmom će vjerovatno prije iskusiti preopterećenje bukom, nego precizno podešeni odgovor mozga.

Pored toga, prošla istraživanja povezala su autizam s mutacijama gena koji djeluju na protein poznat kao mTOR kinaza. U mozgu pacijenata sa autizmom pronađene su velike količine preaktivnog mTOR-a. Pokazalo se da je prekomjerna aktivnost u mTOR putu povezana s viškom stvaranja sinapsi. Jedno istraživanje otkrilo je da su miševi sa preaktivnim mTOR-om imali nedostatke u sinaptičkom obrezivanju i pokazivali socijalno ponašanje nalik ASD-u.

Kamo vode istraživanja o sinaptičkom obrezivanju?

Sinaptičko obrezivanje je važan dio razvoja mozga. Riješivši se sinapsi koje se više ne koriste, mozak postaje sve efikasniji kako starite.

Danas se većina ideja o razvoju ljudskog mozga oslanja na ovu ideju plastičnosti mozga. Istraživači sada istražuju načine za kontrolu rezidbe lijekovima ili ciljanom terapijom. Oni također istražuju kako koristiti ovo novo razumijevanje sinaptičke rezidbe za poboljšanje obrazovanja u djetinjstvu. Istraživači takođe proučavaju kako oblik sinapsi može igrati ulogu u mentalnim smetnjama.

Proces sinaptičkog obrezivanja može biti obećavajuća meta za tretmane ljudima koji imaju stanja poput šizofrenije i autizma. Međutim, istraživanje je još uvijek u ranoj fazi.