Forskare har identifierat en ny mekanism för neuroplasticitet i samband med inlärning och minne
Senast recenserade: 14.06.2024
Allt iLive-innehåll är mediekontrollerat eller faktiskt kontrollerat för att säkerställa så mycket faktuell noggrannhet som möjligt.
Vi har strikta sourcing riktlinjer och endast länk till välrenommerade media webbplatser, akademiska forskningsinstitut och, när det är möjligt, medicinsk peer granskad studier. Observera att siffrorna inom parentes ([1], [2] etc.) är klickbara länkar till dessa studier.
Om du anser att något av vårt innehåll är felaktigt, omodernt eller på annat sätt tveksamt, välj det och tryck på Ctrl + Enter.
Neuroner är viktiga, men de är inte de enda spelarna i processen. Det är faktiskt "brosk", kluster av extracellulära matrismolekyler som kallas kondroitinsulfater som finns på utsidan av nervceller, som spelar en nyckelroll i hjärnans förmåga att förvärva och lagra information.
Studien, publicerad i tidskriften Cell Reports beskriver en ny mekanism för hjärnans plasticitet, eller hur neurala förbindelser förändras som svar på yttre stimuli. Uppsatsen har titeln "Fokala peri-synaptiska matriskluster främjar aktivitetsberoende plasticitet och minne hos möss."
Detta arbete är resultatet av ett samarbete mellan Harvard Medical School, University of Trento och German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE) i Magdeburg.
"Sensoriska färdigheter och förmågan att förstå vår omgivning är beroende av hjärnans aktivitet, vilket gör att vi kan uppfatta och bearbeta stimuli som kommer från omvärlden. Genom vår hjärna kan vi skaffa och lagra ny information, som och kom ihåg information som vi redan har lärt oss, säger Yuri Bozzi och Gabriele Chelini.
"Detta fascinerande fenomen möjliggörs av hjärnans förmåga att kontinuerligt förändra strukturen och effektiviteten av neurala kopplingar (synapser) som svar på yttre stimuli. Denna förmåga kallas synaptisk plasticitet. Att förstå hur synaptiska förändringar uppstår och hur de bidrar till inlärning och minne är en av neurobiologins huvuduppgifter."
Yuri Bozzi är professor vid University of Trento och medförfattare till artikeln. Gabriele Chelini är den första författaren till studien. Celini började arbeta med detta projekt 2017 som postdoktor i laboratoriet som leds av Sabina Berretta (McLean Hospital och Harvard Medical School, Boston) och slutförde den vetenskapliga publikationen samtidigt som han arbetade som postdoktor i Bozzis laboratorium vid University of Trento.
Studien fokuserar på kondroitinsulfater, molekyler välkända för sin roll i lederna, som också spelar en viktig funktion i hjärnans plasticitet, som är en integrerad del av hjärnans extracellulära matris, som ursprungligen upptäcktes av Dr. Alexander Dityatevs grupp år 2001.
2007 beskrev en japansk studie förekomsten av rundformade kluster av kondroitinsulfater utspridda till synes slumpmässigt i hjärnan. Detta arbete glömdes dock bort tills Sabine Berrettas translationella neurobiologiska laboratorium förde tillbaka dessa strukturer till forskarsamhällets uppmärksamhet, döpte om dem till CS-6-kluster (för kondroitinsulfat-6, som identifierar deras exakta molekylära sammansättning) och visade att dessa strukturer är förknippas med gliaceller och är kraftigt reducerade i hjärnan hos personer med psykotiska störningar.
Sedan, 2017, fick Gabriele Celini, nyanställd i Berrettas laboratorium, i uppdrag att avslöja funktionen hos dessa kluster.
"Vi undersökte först dessa strukturer i detalj och avbildade dem med mycket hög upplösning. Vi fann att de i huvudsak är kluster av synapser belagda i CS-6 och organiserade i en tydligt igenkännbar geometrisk form. Vi identifierade sedan en ny typ av synapser. Organisation, säger forskare.
"Vi var vid denna tidpunkt tvungna att utöva lite "experimentell kreativitet"; genom en kombination av beteendemässiga, molekylära och sofistikerade morfologiska tillvägagångssätt insåg vi att dessa föreningar, inkapslade i CS-6-kluster, förändras som svar på elektrisk aktivitet i hjärna."
"Tack vare samarbetet med Alexander Dityatev från DZNE Magdeburg och insatserna från Hadi Mirzapourdelawar från hans grupp, reducerade vi uttrycket av CS-6 i hippocampus (en region i hjärnan som ansvarar för rumslig inlärning) och demonstrerade att närvaron av CS-6 är nödvändig för synaptisk plasticitet och rumsligt minne," påpekar Bozzi och Celini.
"Detta arbete banar väg för en ny syn på hjärnans funktion. Det är möjligt att alla synapser som bildas på olika neuroner inom CS-6-kluster har förmågan att tillsammans svara på specifika yttre stimuli och delta i en gemensam funktion som syftar till att inlärnings- och minnesprocesser", konstaterar de.
"De verkar representera ett nytt substrat för att integrera information och bilda associationer på flercellig nivå", tillägger Dityatev och Berretta.
Detta arbete är resultatet av ett samarbete mellan flera laboratorier, inklusive Translational Neurobiology Laboratory (Sabina Berretta; McLean Hospital - Harvard Medical School, Boston), Neurodevelopmental Disorders Research Laboratory (Yuri Bozzi; CIMeC - Interdisciplinary Center for Brain Science, University of Trento) och molekylär neuroplasticitet (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).