Синаптическая обрезка: как нейроны соревнуются, чтобы потерять связь

Используя митральные клетки - тип нейрона в обонятельной системе - команда обнаружила, что когда нейроны получают сигнал нейромедиатора, принимающий дендрит защищен с помощью ряда химических путей. В то же время деполяризация заставляет другие дендриты той же клетки проходить другой путь, который способствует обрезке. Их исследование было опубликовано в журнале Developmental Cell.

Как нейроны соединяются и реконструируются, является фундаментальным вопросом в нейробиологии. Ключевая концепция правильного нетворкинга заключается в формировании и укреплении связи нейронов с другими нейронами при одновременной обрезке чрезмерных и неправильных.

Распространенная фраза в ремоделировании нейронных схем - "совместное сжигание провода" и "не синхронизирован, потеря связи". Первый описывает, как нейроны, которые передают сигналы друг между другом, как правило, укрепляют связи, в то время как второй объясняет, что, не имея сказанной сигнализации, связь уменьшается, сообщил профессор Такеши Имай из факультета медицинских наук Университета Кюсю, который руководил исследованием. Это процесс уточнения, который имеет основополагающее значение для правильного созревания мозга.

На протяжении десятилетий исследователи, включая Имаи, исследовали фундаментальный процесс формирования и укрепления связей нейронов. Тем не менее был один серьезный пробел в процессе, который изучали немногие люди: как устраняются связи.

Устранение связей происходит повсюду в нервной системе, например, внутримышечные соединения, нейроны, которые посылают сигналы в мышцы для движения. Сначала мышечные волокна получают входные данные от многих моторных нейронов. По мере роста эти связи настраиваются, где некоторые укрепляются, а другие устраняются, пока только один нейрон не соединяется с одним мышечным волокном. Вот почему у человека может быть неловкий двигательный контроль и координация в раннем возрасте.

Ученые решили исследовать, что именно происходит в нейронах во время реконструкции, поэтому они рассмотрели использование митральных клеток мыши, типа клетки, размещенной в обонятельной лампочке мозга. У взрослых митральные клетки имеют единую связь с сигнальной путной станцией, называемой гломерулусом. Но в раннем развитии митральные клетки отправляют ветви во многие гломерули. Со временем эти ветви обрезаются, чтобы оставить одну прочную связь. В конце концов, митральные клетки могут вынюхать только определенный тип запаха.

Во-первых, команда обнаружила, что спонтанные волны нейромедиатора глутамата в обонятельной лампочке облегчают обрезку дендрита. Затем команда сосредоточилась на внутренних сигнальных путях митральной клетки. Они обнаружили уникальный механизм защиты/наказания, который укрепит определенные связи и отменит обрезку других.

При входе глутамата митральная клетка также деполяризирует и запускает сигнал. Команда также обнаружила, что деполяризация вызывает активацию RhoA в других дендритах той же клетки и запускает процесс обрезки. Проще говоря, дендрит, который получает прямой сигнал глутамата, защищен, в то время как другие дендриты обрезаются.