Frühe erlebnisse bilden neuronale populationen in überraschender weise


Frühe erlebnisse bilden neuronale populationen in überraschender weise

Wie das Gehirn aus einer Gruppe von Zellen im Mutterleib zu einem vollkommenen, ungeheuer komplexen Organ verwandelt, ist eine große Frage zu beantworten. Die brechende Forschung zeigt die Bedeutung der frühen visuellen Erfahrung bei der Gestaltung der Art und Weise, in der sich Neuronen verhalten.

Das sich entwickelnde Gehirn ist immer noch in Geheimnis gehüllt.

Die naturpolitische Debatte bildete das Rückgrat der wissenschaftlichen Forschung seit vielen Jahren.

Als Forscher mehr über die Art und Weise entdeckt haben, in der sich die Tiere entwickeln, ist es immer deutlicher geworden, dass sowohl die Natur als auch die Pflege eine wichtige Rolle spielen.

Es ist nicht mehr eine Diskussion darüber, ob Gene oder Umwelt der primäre Einfluss sind Es ist jetzt ein Fall des Verständnisses, wie jeder zusammenarbeitet, um das Endprodukt zu schaffen. Beide sind gleichermaßen wichtig für sich.

Die jüngsten Forschungen, die am Scripps Research Institute (TSRI), CA durchgeführt wurden, fügt neue Informationen hinzu. Die Ergebnisse helfen uns zu verstehen, wie Neuronen im frühen Gehirn in die Zelltypen differenzieren, die wir bei Erwachsenen sehen.

Im Gehirn werden die Kreisläufe von entgegengesetzten Gruppen von exzitatorischen und hemmenden Neuronen kontrolliert. Wie die Namen schon andeuten, neigt die ehemalige Gruppe dazu, Wege zu erregen, während letztere dazu neigen, die Aktivität zu hemmen und zu verhindern.

Diese beiden Gruppen sind perfekt ausgeglichen; Wenn entweder gesetzt werden würde, dominant zu werden, würde das Gehirn entweder überreizt oder überhemmt werden, und normales Funktionieren würde betroffen sein.

Tadpoles und das sich entwickelnde Gehirn

In dem sich entwickelnden Gehirn haben diese Neuronen noch nicht "gewählt", um hemmen oder exzitatorisch zu werden; Sie sind im Wesentlichen identische Zellen in den frühen Stadien der Entwicklung. Wie diese Zellen ihre Entscheidung treffen, um entweder auf Erreger oder Hemmung zu wechseln, ist noch nicht verstanden.

Die TSRI-Forscher - unter der Leitung von Senior-Autorin Hollis Cline, Vorsitzende der Abteilung für molekulare und zelluläre Neurowissenschaften und Direktorin des Dorris Neuroscience Centers bei TSRI - beschlossen, frühe hemmende Neuronen in Kaulquappen zu untersuchen, um die Faktoren zu untersuchen, die die Art und Weise beeinflussen könnten Sie entwickeln.

Tadpole wurden als Versuchstier gewählt, weil sie lichtdurchlässig sind, so dass ihre Neuronen leicht beobachtet werden können. Auch ihre Stadien der neuronalen Entwicklung entsprechen der Entwicklung von Säugetieren vor der Geburt.

Die Kaulquappen durften frei unter einer Tafel wechselnden Lichter schwimmen, um das zu replizieren, was sie beim Schwimmen in der Wildnis sehen würden. Eine Technik namens Time-Lapse-Imaging verfolgt einzelne hemmende Neuronen, wie sie sich im Laufe der Zeit entwickelt.

Inhibitorische Neuronen in Gruppen aufgeteilt

Die Ergebnisse zeigten, dass die hemmenden Neuronen, obwohl sie identisch aussahen, in zwei entgegengesetzte Fraktionen aufgeteilt wurden. Halbe verstärkte ihre Verbindungen und erhöhte ihre Abfeuerungsraten als Reaktion auf Licht, in ähnlicher Weise, dass exzitatorische Neuronen reagieren. Eine zweite Population von hemmenden Neuronen verringerte ihre Anzahl von Verbindungen und feuerte weniger als Reaktion auf Licht.

Mit anderen Worten, zwei Sätze von Neuronen, die im wesentlichen gleich zu sein schienen, reagierten in polar entgegengesetzten Weisen als Reaktion auf Lichtreize.

Einer der älteren Autoren und TSRI Senior Research Associate, Hai-yan Er, sagt: "Die große Überraschung war, dass Neuronen, die sehr ähnlich aussehen, gegenüber Plastikreaktionen auf Erfahrung haben."

Das Team kam zu dem Schluss, dass die visuellen Reize den Ausdruck bestimmter Gene auslösen könnten, die die Neuronen umschalten, um ihren Typ zu ändern. Diese Erkenntnisse kamen als "riesiger Schock" für die Forscher, die nicht Erfahrung hatten, um so tiefgehende Veränderungen so früh in der Entwicklung des Gehirns zu machen.

Die Funktion der hemmenden Neuronen bei der Entwicklung von Kreisläufen ist in früheren Entwicklungsstadien definiert als bisher angenommen - und es ist zumindest teilweise durch die Reaktionen der Neuronen auf die sensorische Inputs definiert."

Hollis Cline

Zukünftige Implikationen von hemmenden Neuron-Teilmengen

Mit zwei Teilmengen von hemmenden Neuronen stellt eine interessante Frage: Wie arbeiten diese Populationen zusammen, um exzitatorische Neuronen in Schach zu halten? Cline und ihre Kollegen glauben, dass eine Gruppe von hemmenden Neuronen das andere hemmt. Es kann als eine sekundäre Schicht der Kontrolle arbeiten, um die Dinge in Schach zu halten.

Die Erforschung der exzitatorischen / hemmenden Neuronenentwicklung hat das Potenzial, bei der Gestaltung zukünftiger Medikamente wichtig zu sein. Wenn ein Medikament erstellt wird, um hemmende Neuronen zu verstärken und beide Teilmengen gleich zu steigern, könnte es das System weiter aus der Synchronisation werfen.

Als er sagt: "Wenn Sie eine Therapie an der ganzen Bevölkerung ansprechen und die Vielfalt innerhalb dieser Bevölkerung außer Acht lassen, dann werden Sie nicht wirklich das beabsichtigte Ergebnis erzielen."

Eine weitere Studie wird notwendig sein, um zu verstehen, wie sich diese Neuronen ändern und welche Rollen sie spielen, aber sie stellt einen faszinierenden Einblick in das frühe Gehirn dar und wie sich ihre erstaunlich komplizierte Verkabelung stetig entwickelt.

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