Što je sinaptičko obrezivanje?

Sadržaj

• Definicija
• Kako djeluje sinaptičko obrezivanje?
• Kada se događa sinaptičko obrezivanje?
• Rani embrionalni stadij do 2 godine
• Dob od 2 do 10 godina
• Mladost
• Rano zrelo doba
• Objašnjava li sinaptičko obrezivanje pojavu shizofrenije?
• Je li sinaptičko obrezivanje povezano s autizmom?
• Kamo su usmjerena istraživanja sinaptičke rezidbe?

Definicija

Sinaptičko obrezivanje prirodni je proces koji se u mozgu događa između ranog djetinjstva i odrasle dobi. Tijekom sinaptičkog obrezivanja mozak uklanja dodatne sinapse. Sinapse su moždane strukture koje omogućuju neuronima prijenos električnog ili kemijskog signala na drugi neuron.

Smatra se da je sinaptičko obrezivanje mozak način uklanjanja veza u mozgu koje više nisu potrebne. Istraživači su nedavno saznali da je mozak više "plastičan" i oblikovan nego što se prethodno mislilo. Sinaptičko obrezivanje je način našeg tijela da održava učinkovitiju moždanu funkciju kako starimo i učimo nove složene informacije.

Kako se sve više saznaje o sinaptičkom obrezivanju, mnogi se istraživači također pitaju postoji li veza između sinaptičkog obrezivanja i pojave određenih poremećaja, uključujući shizofreniju i autizam.

Kako djeluje sinaptičko obrezivanje?

Tijekom djetinjstva mozak doživljava veliku količinu rasta. Postoji eksplozija stvaranja sinapse između neurona tijekom ranog razvoja mozga. To se naziva sinaptogeneza.

Ovo brzo razdoblje sinaptogeneze igra vitalnu ulogu u učenju, formiranju memorije i prilagodbi rano u životu. S otprilike 2 do 3 godine starosti broj sinapsi doseže vrhunac. No, ubrzo nakon ovog razdoblja sinaptičkog rasta, mozak počinje uklanjati sinapse koje mu više nisu potrebne.

Jednom kada mozak stvori sinapsu, on može biti ojačan ili oslabljen. To ovisi o tome koliko se često koristi sinapsa. Drugim riječima, postupak slijedi načelo "iskoristi ili izgubi": sinapsi koje su aktivnije jačaju, a sinapse koje su manje aktivne oslabljuju se i u konačnici obrezuju. Postupak uklanjanja nebitnih sinapsi tijekom tog vremena naziva se sinaptičkim obrezivanjem.

Na rano sinaptičko obrezivanje najviše utječu naši geni. Kasnije se temelji na našim iskustvima. Drugim riječima, na to hoće li se obrezati sinapsu utječu iskustva koja dijete u razvoju ima sa svijetom oko sebe. Stalna stimulacija uzrokuje da sinapse rastu i postaju trajne. Ali ako dijete dobije malu stimulaciju, mozak će zadržati manje tih veza.

Kada se događa sinaptičko obrezivanje?

Vrijeme sinaptičkog obrezivanja razlikuje se ovisno o regiji mozga. Neke sinaptičke rezidbe započinju vrlo rano u razvoju, ali najbrže se obrezivanje događa između približno 2 i 16 godine.

Rani embrionalni stadij do 2 godine

Razvoj mozga u embriju započinje samo nekoliko tjedana nakon začeća. Do sedmog mjeseca trudnoće, fetus počinje emitirati vlastite moždane valove. U to vrijeme mozak izuzetno velikom brzinom stvara nove neurone i sinapse.

Tijekom prve godine života, broj sinapsi u mozgu dojenčeta raste više nego deset puta. Do 2. ili 3. godine života dojenče ima oko 15 000 sinapsi po neuronu.

U vizualnom korteksu mozga (dijelu koji je odgovoran za vid), proizvodnja sinapse doseže svoj vrhunac u dobi od oko 8 mjeseci. U prefrontalnom korteksu, vršne razine sinapsi javljaju se negdje tijekom prve godine života. Ovaj se dio mozga koristi za različita složena ponašanja, uključujući planiranje i osobnost.

Dob od 2 do 10 godina

Tijekom druge godine života, broj sinapsi dramatično opada. Sinaptičko obrezivanje događa se vrlo brzo u dobi od 2 do 10 godina. Tijekom tog vremena uklanja se oko 50 posto dodatnih sinapsi. U vizualnom korteksu rezidba se nastavlja do oko 6 godine starosti.

Mladost

Sinaptičko obrezivanje nastavlja se kroz adolescenciju, ali ne tako brzo kao prije. Ukupan broj sinapsi počinje se stabilizirati.

Iako su istraživači nekoć mislili da mozak samo orezuje sinapse do rane adolescencije, nedavni napredak otkrio je drugo razdoblje obrezivanja tijekom kasne adolescencije.

Rano zrelo doba

Prema novijim istraživanjima, sinaptičko obrezivanje zapravo se nastavlja u ranoj odrasloj dobi i zaustavlja se negdje u kasnim 20-ima.

Zanimljivo je da se u to vrijeme obrezivanje uglavnom događa u prefontalnom korteksu mozga, koji je dio mozga snažno uključen u procese donošenja odluka, razvoj osobnosti i kritičko razmišljanje.

Objašnjava li sinaptičko obrezivanje pojavu shizofrenije?

Istraživanja koja promatraju vezu između sinaptičke rezidbe i shizofrenije još su u ranoj fazi. Teorija kaže da su šizofreni mozgovi "pretjerano orezani", a to prekomjerno orezivanje uzrokovano je genetskim mutacijama koje utječu na sinaptički proces obrezivanja.

Primjerice, kada su istraživači promatrali slike mozga ljudi s mentalnim poremećajima, poput šizofrenije, otkrili su da ljudi s mentalnim poremećajima imaju manje sinapsi u predfrontalnoj regiji u odnosu na mozak ljudi bez mentalnih poremećaja.

Zatim je analizirano post-mortem moždano tkivo i DNA više od 100 000 ljudi i utvrđeno je da ljudi sa shizofrenijom imaju specifičnu gensku varijantu koja može biti povezana s ubrzanjem procesa sinaptičkog obrezivanja.

Potrebno je više istraživanja kako bi se potvrdila hipoteza da abnormalno sinaptičko obrezivanje pridonosi shizofreniji. Iako je ovo još daleko, sinaptičko obrezivanje može predstavljati zanimljivu metu za liječenje osoba s mentalnim poremećajima.

Je li sinaptičko obrezivanje povezano s autizmom?

Znanstvenici još uvijek nisu precizno odredili uzrok autizma. Vjerojatno je u igri više čimbenika, no nedavno je istraživanje pokazalo vezu između mutacija određenih gena povezanih sa sinaptičkom funkcijom i poremećajima spektra autizma (ASD).

Za razliku od istraživanja šizofrenije, koja teoretiziraju da je mozak "pretjerano orezan", istraživači pretpostavljaju da mozak ljudi s autizmom može biti "podrezan". Teoretski, dakle, ova nedovoljna rezidba dovodi do prekomjerne ponude sinapsi u nekim dijelovima mozga.

Da bi testirali ovu hipotezu, istraživači su proučavali moždano tkivo 13 djece i adolescenata s autizmom i bez njega koji su preminuli u dobi između 2 i 20 godina. Znanstvenici su otkrili da mozak adolescenata s autizmom ima puno više sinapsi od mozga neurotipskih adolescenata . Mala djeca u obje skupine imala su otprilike jednak broj sinapsi. To sugerira da se stanje može dogoditi tijekom postupka obrezivanja. Ovo istraživanje pokazuje samo razliku u sinapsama, ali ne i je li ta razlika uzrok ili posljedica autizma ili samo povezanost.

Ova teorija podrezivanja može vam pomoći objasniti neke od uobičajenih simptoma autizma, poput preosjetljivosti na buku, svjetla i socijalna iskustva, kao i epileptične napadaje. Ako odjednom puca previše sinapsi, osoba s autizmom vjerojatno će iskusiti preopterećenje bukom, a ne fino podešeni odgovor mozga.

Uz to, prošla istraživanja povezala su autizam s mutacijama gena koji djeluju na protein poznat kao mTOR kinaza. U mozgu bolesnika s autizmom pronađene su velike količine preaktivnog mTOR-a. Također se pokazalo da je prekomjerna aktivnost u mTOR putu povezana s viškom stvaranja sinapsi. Jedno je istraživanje otkrilo da su miševi s preaktivnim mTOR-om imali nedostatke u sinaptičkom obrezivanju i pokazivali socijalno ponašanje nalik ASD-u.

Kamo su usmjerena istraživanja sinaptičke rezidbe?

Sinaptičko obrezivanje važan je dio razvoja mozga. Riješivši se sinapsi koje se više ne koriste, mozak postaje učinkovitiji kako starite.

Danas se većina ideja o razvoju ljudskog mozga temelji na ovoj ideji o plastičnosti mozga. Istraživači sada istražuju načine za kontrolu rezidbe lijekovima ili ciljanom terapijom. Također razmatraju kako iskoristiti ovo novo razumijevanje sinaptičke rezidbe za poboljšanje odgoja u djetinjstvu. Istraživači također proučavaju kako oblik sinapsi može igrati ulogu u mentalnim smetnjama.

Proces sinaptičkog obrezivanja može biti obećavajuća meta za liječenje osoba s bolestima poput shizofrenije i autizma. Međutim, istraživanja su još uvijek u ranoj fazi.