Tidlige erfaringer formler nevronpopulasjoner på overraskende måter


Tidlige erfaringer formler nevronpopulasjoner på overraskende måter

Hvordan hjernen morphs fra en klynge av celler i livmoren til et fullverdig, utrolig komplisert organ er et stort spørsmål å svare på. Breaking research avslører viktigheten av tidlig visuell erfaring i å forme måten neuroner oppfører seg på.

Den utviklende hjernen er fortsatt innhyllet i mysterium.

Nature-nurture debatten dannet ryggrad av vitenskapelig etterforskning i mange år.

Som forskere har oppdaget mer om hvordan dyr utvikler seg, har det blitt stadig tydeligere at både natur og næring har viktige roller.

Det er ikke lenger en diskusjon om om gener eller miljø er den primære innflytelsen; Det er nå et tilfelle å forstå hvordan hver sammen arbeider for å skape sluttproduktet. Begge er like viktige i sin egen rett.

Nylig forskning, utført på The Scripps Research Institute (TSRI), CA, legger til ny informasjon å vurdere. Funnene hjelper oss å forstå hvordan nevroner i den tidlige hjernen skiller seg inn i celletyper vi ser hos voksne.

I hjernen styres kretsene av motstridende grupper av excitatoriske og hemmende neuroner. Som navnene antyder, har den tidligere gruppen en tendens til å opphisse veier mens sistnevnte pleier å hemme og forhindre aktivitet.

Disse to gruppene er perfekt balansert; Hvis begge setter skulle bli dominerende, ville hjernen enten være overexcited eller overhemmet, og normal funksjon ville bli påvirket.

Tadpoles og den utviklende hjernen

I den utviklende hjernen har disse nevronene ennå ikke "valgt" å bli hemmende eller excitatoriske; De er i hovedsak identiske celler i de tidlige utviklingsstadiene. Hvordan disse cellene gjør deres beslutning om å forandre seg til enten excitatoriske eller hemmende, er ennå ikke forstått.

TSRI forskerne - ledet opp av seniorforfatter Hollis Cline, leder av Institutt for molekylær og cellulær nevrovitenskap og direktør for Dorris Neuroscience Center ved TSRI - bestemte seg for å studere tidlige hemmende neuroner i tadpoles for å undersøke de faktorene som kan påvirke måten De utvikler seg.

Tadpoles ble valgt som forsøksdyr fordi de er gjennomskinnelige, slik at deres neuroner lett kan observeres. Også deres stadier av nevrale utvikling samsvarer med pattedyrs utvikling før fødselen.

Tadpoles fikk lov til å svømme fritt under et panel med skiftende lys, designet for å replikere hva de ville se når de svømte i naturen. En teknikk som kalles time-lapse-bildebehandling spores individuelle hemmende neuroner som de utviklet seg over tid.

Inhibitoriske nevroner splittes i grupper

Resultatene viste at de hemmende neuronene, til tross for å se identiske, splittet seg i to motsatte fraksjoner. Halvdelen styrket sine forbindelser og økte sine avfyringshastigheter som svar på lys, på samme måte som eksitatoriske nevroner reagerer. En annen populasjon av hemmende neuroner reduserte antall tilkoblinger og sparket mindre som respons på lys.

Med andre ord reagerte to sett med nevroner som syntes å være i det vesentlige det samme på polære motsatte måter som svar på lysstimuli.

En av seniorforfatterne, og TSRI Senior Research Associate, Hai-yan He, sier: "Den store overraskelsen var at nevroner som ser veldig like ut, har motsatt plastisitetsrespons til å oppleve."

Teamet konkluderte med at de visuelle stimuli kan utløse uttrykket av visse gener som bytter nevronene for å endre deres type. Disse funnene kom som et "stort sjokk" for forskerne, som ikke forventet erfaring for å gjøre slike dype forandringer så tidlig i hjernens utvikling.

Funksjonen av hemmende neuroner i utviklingskretser er definert i tidligere utviklingsstadier enn tidligere antatt - og den er definert, i hvert fall delvis, av neurons responser til sensorisk inngang."

Hollis Cline

Fremtidige implikasjoner av hemmende neuronundergrupper

Å ha to delsett av hemmende nevroner utgjør et interessant spørsmål: hvordan jobber disse befolkningene sammen for å holde eksitatoriske nevroner i sjakk? Cline og hennes kolleger mener at en gruppe hemmende nevroner hemmer den andre. Det kan fungere som et sekundært lag av kontroll for å holde ting i sjakk.

Forskning i stimulerende / hemmende neuronutvikling har potensial til å være viktig i utformingen av fremtidige stoffer. Hvis et stoff blir opprettet for å øke hemmende neuroner og øker begge delmengder likt, kan det kaste systemet videre ut av synkronisering.

Som han sier: "Hvis du målretter mot en terapi hos hele befolkningen, og se bort fra mangfoldet i den befolkningen, så kommer du ikke til å virkeliggjøre det påtenkte resultatet."

Videre studier vil være nødvendig for å forstå hvordan disse neuronene forandrer seg og rollene de spiller, men det gir en fascinerende innsikt i den tidlige hjernen og hvordan dens utrolig kompliserte ledninger utvikles jevnt.

Lær hvordan musikk kan forbedre nevrologisk utvikling hos spedbarn.

Flat Earth unveil 2017 (Video Medisinsk Og Faglig 2021).

§ Problemer På Medisin: Medisinsk praksis