Forskere har identificeret en ny mekanisme for neuroplasticitet forbundet med indlæring og hukommelse
Sidst revideret: 14.06.2024
Alt iLive-indhold gennemgås medie eller kontrolleres for at sikre så meget faktuel nøjagtighed som muligt.
Vi har strenge sourcing retningslinjer og kun link til velrenommerede medie websteder, akademiske forskningsinstitutioner og, når det er muligt, medicinsk peer reviewed undersøgelser. Bemærk at tallene inden for parentes ([1], [2] osv.) Er klikbare links til disse undersøgelser.
Hvis du mener, at noget af vores indhold er unøjagtigt, forældet eller på anden måde tvivlsomt, skal du vælge det og trykke på Ctrl + Enter.
Neuroner er vigtige, men de er ikke de eneste spillere i processen. Faktisk er det "brusk", klynger af ekstracellulære matrixmolekyler kaldet chondroitinsulfater placeret på ydersiden af nerveceller, der spiller en nøglerolle i hjernens evne til at erhverve og lagre information.
Undersøgelsen, offentliggjort i tidsskriftet Cell Reports beskriver en ny mekanisme for hjernens plasticitet, eller hvordan neurale forbindelser ændres som reaktion på eksterne stimuli. Artiklen har titlen "Fokale peri-synaptiske matrixklynger fremmer aktivitetsafhængig plasticitet og hukommelse i mus."
Dette arbejde er resultatet af et samarbejde mellem Harvard Medical School, University of Trento og det tyske center for neurodegenerative sygdomme (DZNE) i Magdeburg.
"Sansefærdigheder og evnen til at forstå vores omgivelser afhænger af hjernens aktivitet, som giver os mulighed for at opfatte og bearbejde stimuli, der kommer fra omverdenen. Gennem vores hjerne er vi i stand til at erhverve og lagre ny information, som f.eks. Samt huske information, som vi allerede har lært," siger Yuri Bozzi og Gabriele Chelini.
"Dette fascinerende fænomen er muliggjort af hjernens evne til løbende at ændre strukturen og effektiviteten af neurale forbindelser (synapser) som reaktion på eksterne stimuli. Denne evne kaldes synaptisk plasticitet. Forståelse af, hvordan synaptiske ændringer opstår, og hvordan de bidrager til læring og hukommelse er en af neurobiologiens hovedopgaver."
Yuri Bozzi er professor ved University of Trento og medforfatter af artiklen. Gabriele Chelini er den første forfatter til undersøgelsen. Celini begyndte arbejdet med dette projekt i 2017 som postdoc i laboratoriet ledet af Sabina Berretta (McLean Hospital og Harvard Medical School, Boston) og afsluttede den videnskabelige publikation, mens han arbejdede som postdoc i Bozzis laboratorium ved University of Trento.
Undersøgelsen fokuserer på chondroitinsulfater, molekyler velkendt for deres rolle i leddene, som også spiller en vigtig funktion i hjernens plasticitet, idet de er en integreret del af hjernens ekstracellulære matrix, som oprindeligt opdaget af Dr. Alexander Dityatevs gruppe i 2001.
I 2007 beskrev en japansk undersøgelse tilstedeværelsen af rundformede klynger af chondroitinsulfater spredt tilsyneladende tilfældigt i hjernen. Dette arbejde blev imidlertid glemt, indtil Sabine Berrettas translationelle neurobiologiske laboratorium bragte disse strukturer tilbage til det videnskabelige samfunds opmærksomhed, og omdøbte dem til CS-6-klynger (til chondroitinsulfat-6, som identificerer deres præcise molekylære sammensætning) og demonstrerede, at disse strukturer er forbundet med gliaceller og er stærkt reduceret i hjernen hos mennesker med psykotiske lidelser.
Så, i 2017, fik Gabriele Celini, nyansat i Berrettas laboratorium, til opgave at afdække funktionen af disse klynger.
"Vi undersøgte først disse strukturer i detaljer og afbildede dem i meget høj opløsning. Vi fandt ud af, at de i det væsentlige er klynger af synapser belagt i CS-6 og organiseret i en klart genkendelig geometrisk form. Vi identificerede derefter en ny type synapser. Organisation, siger videnskabsmænd.
"På dette tidspunkt var vi nødt til at udøve en vis 'eksperimentel kreativitet'; gennem en kombination af adfærdsmæssige, molekylære og sofistikerede morfologiske tilgange indså vi, at disse forbindelser, indkapslet i CS-6-klynger, ændrer sig som reaktion på elektrisk aktivitet i hjerne."
"Til sidst, takket være samarbejdet med Alexander Dityatev fra DZNE Magdeburg og indsatsen fra Hadi Mirzapourdelawar fra hans gruppe, reducerede vi udtrykket af CS-6 i hippocampus (en region i hjernen, der er ansvarlig for rumlig læring) og demonstrerede at tilstedeværelsen af CS-6 er nødvendig for synaptisk plasticitet og rumlig hukommelse," påpeger Bozzi og Celini.
"Dette arbejde baner vejen for et nyt syn på hjernens funktion. Det er muligt, at alle synapser dannet på forskellige neuroner i CS-6-klynger har evnen til at reagere sammen på specifikke eksterne stimuli og deltage i en fælles funktion rettet mod lærings- og hukommelsesprocesser", bemærker de.
"De ser ud til at repræsentere et nyt substrat til at integrere information og danne associationer på det flercellede niveau," tilføjer Dityatev og Berretta.
Dette arbejde er resultatet af et samarbejde mellem flere laboratorier, herunder 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) og den molekylære neuroplasticitet (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).