Tidlige oplevelser skaber neuronpopulationer på overraskende måder


Tidlige oplevelser skaber neuronpopulationer på overraskende måder

Hvordan hjernen morphs fra en klynge af celler i livmoderen til et fuldt udviklet, uhyre komplekst organ er et stort spørgsmål at besvare. Breaking research afslører vigtigheden af ​​tidlig visuel oplevelse i at forme den måde, hvorpå neuroner opfører sig.

Den udviklende hjerne er stadig indhyllet i mysterium.

Nature-nurture debatten dannede rygraden i den videnskabelige undersøgelse i mange år.

Som forskere har opdaget mere om, hvordan dyr udvikler sig, er det blevet stadig mere klart, at både natur og næring har afgørende roller.

Det er ikke længere en diskussion om, hvorvidt gener eller miljø er den primære indflydelse; Det er nu et tilfælde at forstå, hvordan hver især arbejder sammen for at skabe det endelige produkt. Begge er lige så vigtige i deres egen ret.

Nyere forskning, udført på The Scripps Research Institute (TSRI), CA, tilføjer nye oplysninger til at overveje. Resultaterne hjælper os med at forstå, hvordan neuroner i den tidlige hjerne differentieres i de celletyper vi ser hos voksne.

I hjernen styres kredsløb af modstående grupper af excitatoriske og hæmmende neuroner. Som navne antyder, har den tidligere gruppe tendens til at ophidset stier, mens sidstnævnte har tendens til at hæmme og forhindre aktivitet.

Disse to grupper er perfekt afbalancerede; Hvis begge sæt skulle blive dominerende, ville hjernen enten være overexcited eller over-inhiberet, og normal funktion ville blive påvirket.

Tadpoles og den udviklende hjerne

I den udviklende hjerne har disse neuroner endnu ikke "valgt" at blive hæmmende eller excitatoriske; De er i det væsentlige identiske celler i de tidlige udviklingsstadier. Hvordan disse celler gør deres beslutning om at ændre sig til enten spændende eller hæmmende, er endnu ikke forstået.

TSRI forskerne - ledet af seniorforfatter Hollis Cline, formand for Institut for Molekylær og Cellulær Neurovidenskab og direktør for Dorris Neuroscience Center ved TSRI - besluttede at studere tidlige hæmmende neuroner i tadpoles for at undersøge de faktorer, der kan påvirke måden, hvorpå De udvikler sig.

Tadpoles blev valgt som forsøgsdyr, fordi de er gennemskinnelige, hvilket gør det let at observere deres neuroner. Også deres stadier af neurale udvikling svarer til udvikling af pattedyr før fødslen.

Tadpoles fik lov til at svømme frit under et panel af skiftende lys, designet til at replikere, hvad de ville se, når de svømmer i naturen. En teknik kaldet time-lapse billeddannelse spores individuelle hæmmende neuroner, som de udviklede sig over tid.

Inhibitoriske neuroner opdeles i grupper

Resultaterne viste, at de hæmmende neuroner på trods af at være identiske splittede sig i to modsatte fraktioner. Halvdelen styrket deres forbindelser og øgede deres brændhastigheder som svar på lys, på samme måde som eksitatoriske neuroner reagerer. En anden population af hæmmende neuroner reducerede deres antal forbindelser og fyrede mindre som svar på lys.

Med andre ord svarede to sæt neuroner, som syntes at være i det væsentlige det samme, på polære modsatte måder som svar på lysstimuli.

En af de højtstående forfattere og TSRI Senior Research Associate, Hai-yan He, siger: "Den store overraskelse var, at neuroner, der ligner meget, har modsatte plasticitetssvar til at opleve."

Holdet konkluderede, at de visuelle stimuli kan udløse udtrykket af visse gener, der skifter neuronerne til at ændre deres type. Disse resultater kom som et "stort chok" for forskerne, som ikke havde forventet erfaring til at lave så dybtgående ændringer så tidligt i hjernens udvikling.

Funktionen af ​​hæmmende neuroner i udviklingskredsløb er defineret i tidligere udviklingsstadier end tidligere tanke - og det er i det mindste delvist defineret af neurons respons til sensorisk input."

Hollis Cline

Fremtidige konsekvenser af inhibitoriske neuronsubets

At have to delmængder af hæmmende neuroner udgør et interessant spørgsmål: hvordan arbejder disse populationer sammen for at holde spændende neuroner i skak? Cline og hendes kolleger mener, at en gruppe af hæmmende neuroner hæmmer den anden. Det kan fungere som et sekundært lag af kontrol for at holde tingene i kontrollen.

Forskning i excitatorisk / hæmmende neuronudvikling har potentialet til at være vigtigt i udformningen af ​​fremtidige stoffer. Hvis et lægemiddel oprettes for at øge hæmmende neuroner og øge begge delsæt, kan det kaste systemet længere ud af synkronisering.

Som han siger: "Hvis du målretter mod en terapi hos hele befolkningen og ignorerer mangfoldigheden i denne befolkning, så vil du ikke virkelig nå det ønskede resultat."

Yderligere undersøgelse er nødvendig for at forstå, hvordan disse neuroner ændrer sig og de roller, de spiller, men det giver en fascinerende indsigt i den tidlige hjerne og hvordan dens utroligt komplicerede ledninger støt udvikler sig.

Lær hvordan musik kan forbedre neurologisk udvikling hos spædbørn.

Undertale the Musical (Video Medicinsk Og Professionel 2020).

Afsnit Spørgsmål På Medicin: Medicinsk praksis