Noworodki muszą szybko przechowywać ogromne ilości nowych informacji, gdy uczą się poruszać po świecie. Uważa się, że ciche synapsy – niedojrzałe połączenia między neuronami, które nie mają jeszcze aktywności neuroprzekaźników – są urządzeniami umożliwiającymi szybkie przechowywanie informacji we wczesnym okresie życia.
Po raz pierwszy odkryte dziesiątki lat temu u nowonarodzonych myszy, uważano, że te potencjalne połączenia nerwowe zanikają wraz z wiekiem zwierząt. Niedawne badanie przeprowadzone przez naukowców z Massachusetts Institute of Technology w USA wykazało, że to zanikanie może nie być tak ekstremalne, jak początkowo zakładano.
Zespół nie planował dokładnie przyjrzeć się tym potencjalnym powiązaniom. Zamiast tego kontynuowali wcześniejsze prace nad lokalizacją wypustek neuronalnych zwanych dendrytami.
Dostali trochę więcej niż się spodziewali. Nie tylko sfotografował dendryty, ale także niezliczone maleńkie nitkowate wypustki z nich wyłaniające się, zwane nitkowatymi nogami.
„Pierwszą rzeczą, którą zobaczyliśmy, co było bardzo dziwne i nie spodziewaliśmy się tego, były wszędzie żylaste nogi” Mówi Neurobiolog z MIT, Mark Harnett, pierwszy autor artykułu.
Zwykle ukryte w blasku fluorescencji używanym do oświetlania komórki do obrazowania, naukowcy wykorzystali opracowaną zastrzeżoną technikę obrazowania Tylko w zeszłym roku Amplifikowana analiza jest nazywana białkiem konserwującym epitop (eMAP).
Ten nowy proces obrazowania wykorzystuje żel do utrzymywania delikatnych struktur komórkowych i białek na miejscu, umożliwiając naukowcom lepsze ich badanie podczas manipulowania tkankami.
wirusy Białko zielonej fluorescencji ulega ekspresji u dwóch samców i dwóch dorosłych myszy, aby pomóc w oświetleniu tkanek odpowiednich do obrazowania. Ich pierwotna kora wzrokowa została następnie wycięta i podzielona na 1-milimetrowe plastry przed inkubacją w roztworze hydrożelu monomeru eMAP i zamontowana między szklanymi szkiełkami.
Daje to rozwiązaniu eMAP czas na naprawienie architektury komórkowej, umożliwiając naukowcom wykonanie zdjęć fluorescencyjnych dendrytów w super rozdzielczości.
Uzbrojeni w powiększone obrazy 2234 wypustek dendrytycznych, naukowcy byli w stanie zobaczyć – po raz pierwszy – że mózgi dorosłych myszy miały koncentrację filopedii niespotykaną u dorosłych myszy.
Co więcej, wiele struktur ma tylko jeden z dwóch receptorów neuroprzekaźników wystających z dojrzałej synapsy. Bez drugiego były faktycznie „cichymi” połączeniami między neuronami.
Następnie naukowcy zapytali, czy można aktywować ciche synapsy dorosłych.
Wykazali, że było to możliwe dzięki uwolnieniu glutaminianu neuroprzekaźnika na końcach nitkowatych włókien, wytwarzając niewielki prąd elektryczny dziesięć milisekund później.
To działanie „rozpina” synapsy w ciągu kilku minut, stymulując gromadzenie się utraconych receptorów i umożliwiając filopodiom utworzenie połączenia z sąsiednimi włóknami nerwowymi.
Receptory te normalnie byłyby blokowane przez jony magnezu, ale prąd je uwalnia, umożliwiając filopodiom odebranie wiadomości od innego neuronu.
Zespół odkrył, że aktywacja cichych synaps była znacznie łatwiejsza niż zmiana aktywności kolców dendrytycznych na dojrzałych neuronach.
Naukowcy badają teraz, czy ciche synapsy są obecne w tkance mózgowej dorosłego człowieka.
„O ile mi wiadomo, ten artykuł jest pierwszym prawdziwym dowodem na to, jak to faktycznie działa w mózgu ssaków” – powiedział Harnett. Mówi.
„Filopodia sprawia, że system pamięci jest elastyczny i solidny. Potrzebujesz elastyczności, aby uzyskać nowe informacje, ale potrzebujesz także stabilności, aby zachować ważne informacje”.
Artykuł ten został opublikowany w Natura.