definícia
Synaptické prerezávanie je prirodzený proces, ktorý sa vyskytuje v mozgu medzi raným detstvom a dospelosťou. Počas synaptického prerezávania mozog vylučuje ďalšie synapsie. Synapsie sú mozgové štruktúry, ktoré umožňujú neurónom prenášať elektrický alebo chemický signál do iného neurónu.
Synaptické prerezávanie sa považuje za mozgový spôsob odstránenia spojení v mozgu, ktoré už nie sú potrebné. Vedci sa nedávno dozvedeli, že mozog je viac „plastický“a tvarovateľný, ako sa pôvodne predpokladalo. Synaptické prerezávanie je spôsob, akým si naše telo udržuje staršiu funkciu mozgu, keď starneme a učíme sa nové komplexné informácie.
Keďže sa dozvieme viac o synaptickom prerezávaní, mnohí vedci sa tiež pýtajú, či existuje súvislosť medzi synaptickým prerezaním a výskytom určitých porúch, vrátane schizofrénie a autizmu.
Ako funguje synaptické prerezávanie?
Počas detstva mozog zažije veľké množstvo rastu. Počas neurálneho vývoja mozgu dochádza k explózii tvorby synapsií medzi neurónmi. Toto sa nazýva synaptogenéza.
Toto rýchle obdobie synaptogenézy hrá dôležitú úlohu pri učení, tvorbe pamäte a adaptácii už v ranom veku. Vo veku približne 2 až 3 rokov dosiahol počet synapsií najvyššiu úroveň. Ale potom krátko po tomto období synaptického rastu mozog začne odstraňovať synapsie, ktoré už nepotrebuje.
Akonáhle mozog vytvorí synapsiu, môže byť posilnená alebo oslabená. Závisí to od toho, ako často sa synapse používa. Inými slovami, proces sa riadi zásadou „použiť alebo stratiť“: Synapsie, ktoré sú aktívnejšie, sú posilnené a synapsie, ktoré sú menej aktívne, sú oslabené a nakoniec orezané. Proces odstraňovania irelevantných synapsií počas tohto času sa označuje ako synaptické prerezávanie.
Včasné synaptické prerezávanie je väčšinou ovplyvnené našimi génmi. Neskôr to vychádza z našich skúseností. Inými slovami, či je alebo nie je orezaná synapsia, je ovplyvnená zážitkami, ktoré má vyvíjajúce sa dieťa so svetom okolo nich. Neustála stimulácia spôsobuje, že synapsie rastú a stávajú sa trvalými. Ak však dieťa dostáva malú stimuláciu, mozog bude mať z týchto spojení menej.
Kedy nastáva synaptické prerezávanie?
Načasovanie synaptického prerezávania sa líši podľa oblasti mozgu. Niektoré synaptické prerezávanie začína veľmi skoro vo vývoji, ale najrýchlejšie prerezávanie nastáva medzi približne 2 a 16 rokmi.
Rané embryonálne štádium do 2 rokov
Vývoj mozgu v embryu začína len pár týždňov po počatí. Do siedmeho mesiaca tehotenstva začne plod vysielať svoje vlastné mozgové vlny. Počas tejto doby mozog vytvára nové neuróny a synapsie mimoriadne vysokou rýchlosťou.
Počas prvého roku života sa počet synapsií v mozgu dieťaťa zvyšuje viac ako desaťkrát. Vo veku 2 alebo 3 rokov má dieťa okolo 15 000 synapsií na neurón.
Vo vizuálnej kôre mozgu (časť zodpovedná za videnie) dosahuje produkcia synapsie svoj vrchol vo veku asi 8 mesiacov. V prefrontálnej kôre sa najvyššie hladiny synapsií vyskytujú niekedy počas prvého roku života. Táto časť mozgu sa používa na rôzne zložité správanie vrátane plánovania a osobnosti.
Vo veku 2 až 10 rokov
Počas druhého roku života počet synapsií dramaticky klesá. Synaptické prerezávanie prebieha veľmi rýchlo medzi 2. a 10. rokom života. Počas tejto doby je eliminovaných asi 50 percent extra synapsií. Vo vizuálnej kôre prerezávanie pokračuje až do veku asi 6 rokov.
dospievania
Synaptické prerezávanie pokračuje cez dospievanie, ale nie také rýchle ako predtým. Celkový počet synapsií sa začína stabilizovať.
Kým vedci kedysi mysleli, že mozog iba orezáva synapsie až do skorej adolescencie, nedávny pokrok odhalil druhé obdobie orezávania počas neskorej dospievania.
Skorá dospelosť
Podľa novších výskumov synaptické prerezávanie vlastne pokračuje do skorej dospelosti a zastavuje sa niekedy koncom 20. rokov.
Je zaujímavé, že počas tejto doby sa prerezávanie väčšinou vyskytuje v mozgovom prefontálnom kortexe, ktorý je súčasťou mozgu silne zapojeným do rozhodovacích procesov, rozvoja osobnosti a kritického myslenia.
Vysvetľuje synaptické prerezávanie nástup schizofrénie?
Výskum, ktorý skúma vzťah medzi synaptickým prerezávaním a schizofréniou, je stále v počiatočnom štádiu. Teória je taká, že schizofrénne mozgy sú „prerezané“a toto nadmerné prerezávanie je spôsobené genetickými mutáciami, ktoré ovplyvňujú proces synaptického prerezávania.
Napríklad, keď vedci skúmali obrázky mozgu ľudí s mentálnymi poruchami, ako je schizofrénia, zistili, že ľudia s mentálnymi poruchami mali v prefrontálnej oblasti menej synapsií v porovnaní s mozgami ľudí bez duševných porúch.
Potom veľká štúdia analyzovala mozgové tkanivo a DNA po zabití od viac ako 100 000 ľudí a zistila, že ľudia so schizofréniou majú špecifický génový variant, ktorý môže byť spojený so zrýchlením procesu synaptického prerezávania.
Na potvrdenie hypotézy, že abnormálne synaptické prerezávanie prispieva k schizofrénii, je potrebný ďalší výskum. Aj keď je to ešte ďaleko, synaptické prerezávanie môže predstavovať zaujímavý cieľ liečby ľudí s mentálnymi poruchami.
Je synaptické prerezávanie spojené s autizmom?
Vedci stále nestanovili presnú príčinu autizmu. Je pravdepodobné, že pri hre existuje niekoľko faktorov, ale výskum nedávno ukázal súvislosť medzi mutáciami v určitých génoch, ktoré súvisia so synaptickými funkciami a poruchami autistického spektra (ASD).
Na rozdiel od výskumu schizofrénie, ktorá teoretizuje, že mozog je „prerezaný“, vedci predpokladajú, že mozgy ľudí s autizmom môžu byť „podrezané“. Teoreticky potom toto podrezanie vedie k nadmernej ponuke synapsií v niektorých častiach mozgu.
Aby sa táto hypotéza otestovala, vedci skúmali mozgové tkanivo 13 detí a dospievajúcich s autizmom a bez autizmu, ktorí zomreli vo veku medzi 2 a 20 rokmi. Vedci zistili, že mozgy dospievajúcich s autizmom mali omnoho viac synapsií ako mozgy neurotypických adolescentov., Malé deti v oboch skupinách mali zhruba rovnaký počet synapsií. To naznačuje, že stav sa môže vyskytnúť počas procesu prerezávania. Tento výskum ukazuje iba rozdiel v synapsiách, ale nie to, či tento rozdiel môže byť príčinou alebo dôsledkom autizmu alebo iba združením.
Táto teória podrezávania môže pomôcť vysvetliť niektoré bežné príznaky autizmu, ako sú precitlivenosť na hluk, svetlo a spoločenské skúsenosti, ako aj epileptické záchvaty. Ak je spustených príliš veľa synapsií naraz, u osoby s autizmom bude pravdepodobne dôjsť k preťaženiu šumom, a nie k jemne vyladenej mozgovej reakcii.
Navyše, minulý výskum spájal autizmus s mutáciami v génoch, ktoré pôsobia na proteín známy ako mTOR kináza. V mozgu pacientov s autizmom sa našlo veľké množstvo hyperaktívneho mTOR. Ukázalo sa tiež, že nadmerná aktivita v ceste mTOR je spojená s nadmernou produkciou synapsií. Jedna štúdia zistila, že myši s nadmerne aktívnym mTOR mali defekty synaptického prerezávania a vykazovali spoločenské správanie podobné ASD.
Kam smeruje výskum synaptického prerezávania?
Synaptické prerezávanie je nevyhnutnou súčasťou vývoja mozgu. Zbavením sa synapsií, ktoré sa už nepoužívajú, sa mozog stáva starnutím efektívnejším.
Dnes väčšina nápadov o vývoji ľudského mozgu čerpá z tejto myšlienky plasticity mozgu. Vedci teraz hľadajú spôsoby, ako kontrolovať prerezávanie pomocou liekov alebo cielenej terapie. Taktiež skúmajú, ako využiť toto nové chápanie synaptického prerezávania na zlepšenie vzdelávania detí. Vedci tiež skúmajú, ako by tvar synapsií mohol hrať úlohu pri mentálnom postihnutí.
Proces synaptického prerezávania môže byť sľubným cieľom pri liečbe ľudí so stavmi, ako je schizofrénia a autizmus. Výskum je však stále v počiatočnom štádiu.
