Милиони „тихих синапси“ могу бити кључ доживотног учења

Новорођенчад морају брзо да складиште огромне количине нових информација док уче да се сналазе у свету. Тихе синапсе – незреле везе између неурона који још немају неуротрансмитерску активност – сматрају се хардвером који омогућава да се ово брзо складиштење информација догоди у раном животу.

Први пут откривени пре неколико деценија код новорођених мишева, сматрало се да ови потенцијални неуролошки пресеци нестају како животиње старе. Недавна студија истраживача са МИТ-а открила је да овај чин нестајања можда није тако екстреман као што се у почетку претпостављало.

Тим није имао намеру да посебно разматра ове потенцијалне везе. Уместо тога, они су наставили претходни рад на лоцирању екстензија нервних ћелија званих дендрити.

Али су открили мало више него што су очекивали. Не само да су снимили слике дендрита, већ и безброј сићушних избочина налик нитима које су израњале из њих, званих филоподије.

„Прва ствар коју смо видели, што је било потпуно бизарно, а нисмо очекивали, било је да свуда има филоподија“, каже неуролог са МИТ-а Марк Харнет, главни аутор поменутог рада.

Обично скривени у одсјају флуоресцентне хемикалије која се користи за осветљавање ћелије за снимање, истраживачи су користили специјалну технику снимања која је развијена тек прошле године под називом увећана анализа протеома са очувањем епитопа (еМАП).

Овај нови процес снимања користи гел који помаже у закључавању деликатних ћелијских структура и протеина на своје место, омогућавајући истраживачима да их боље проучавају док манипулишу ткивима.

Вируси који експримирају зелени флуоресцентни протеин убачени су у два одрасла мушка миша и две женке, како би се осветлила релевантна ткива за снимање. Њихов примарни визуелни кортекс је касније сециран и подељен на кришке од једног милиметра пре него што је инкубиран у раствору мономера еМАП хидрогела и постављен између стаклених плочица.

Ово даје еМАП решењу времена да цементира ћелијску структуру на своје место, што је омогућило истраживачима да сниме слике флуоресцентних дендрита у супер-високој резолуцији.

Наоружани увећаним сликама 2.234 дендритске избочине, истраживачи су могли да виде – по први пут – да мозак одраслих мишева има концентрацију филопедија која никада раније није виђена код одраслих мишева.

Штавише, многе структуре су имале само један од два неуротрансмитерска рецептора која се очекују од зреле, функционалне синапсе. Без другог, они су заправо били „тихи“ спојеви између неурона.

Затим су истраживачи питали да ли се тихе синапсе одраслих могу активирати.

Они су показали да је то могуће ослобађањем неуротрансмитера глутамата на врховима филоподијских нити и производњом мале електричне струје десет милисекунди касније.

Ова процедура је „утишала“ синапсе у року од неколико минута, стимулишући акумулацију недостајућих рецептора и омогућавајући филоподији да формира везу са суседним нервним влакнима.

Ови рецептори су обично блокирани јонима магнезијума, али струја их ослобађа, дозвољавајући филоподији да прими поруку од другог неурона.

Било је много лакше активирати тихе синапсе него променити активност дендритских бодљи на зрелом неурону, открио је тим.

Истраживачи сада истражују да ли тихе синапсе постоје у можданом ткиву одраслих људи.

„Овај рад је, колико ја знам, први прави доказ да то заправо функционише у мозгу сисара“, каже Харнет.

„Филоподије омогућавају меморијском систему да буде и флексибилан и робустан. Потребна вам је флексибилност да бисте добили нове информације, али вам је такође потребна стабилност да бисте задржали важне информације“, додаје неуролог.

Рад је објављен у часопису Природа.