Ein Hauptpuzzlespiel für Neurobiologen ist, wie das Gehirn einen mikroskopischen Anschluss ändern kann, oder Synapse, auf einmal in einer Gehirnzelle und die Tausenden anderer Anschlüsse nicht in der Nähe zu beeinflussen. Plastizität, die Fähigkeit des Gehirns, die Anschlüsse zwischen seinen Nervenzellen genau umzuordnen, ist der Rahmen für das Lernen und die Formung von Speichern.
Duke- UniversityGesundheitszentrumforscher haben ein Fehlendlink Molekül identifizierent, das hilft, den Prozess von Plastizität zu erklären und zu gerichtete Therapien führen könnte.
Die Entdeckung eines Moleküls, das neue Empfänger auf die Synapse verschiebt, damit das Neuron (Nervenzelle) mehr reagieren kann, stark hilft, einige Beobachtungen über Plastizität zu erklären, sagte Michael Ehlers, M.D., Ph.D., ein Herzogprofessor von Neurobiologie und älteren Autor von der Studie, die in der 31. Oktober-Ausgabe der Zelle veröffentlicht wird. „Dieses kann ein allgemeines Liefersystem im Gehirn und in anderen Typen Zellen sein und könnte Stichhaltigkeit für alles Zellensignalisieren haben.“
Ehlers sagte, dass diese eine allgemeine Methode sein könnte, damit alle Zellen lokal ihre Membranen mit den Empfängern, einem Prozess, der für viele Aktivitäten - Zellensignalisieren kritisch sind, Tumoranordnung und Gewebeentwicklung ändern.
„Der Teil Plastizität bezieht mit ein, Empfänger an die synaptischen Anschlüsse der Nervenzellen zu gelangen,“ sagte Ehlers. „Die Bewegung der Empfänger des Neurotransmitteren (Chemikalie) tritt durch kleine Pakete auf, die Moleküle an die Synapse liefern, wenn neue Speicher sich bilden. Was wir entdeckt haben, ist der molekulare Motor, der diese Pakete verschiebt, wenn Synapsen sind aktiv.“
Wenn Neuronen gleichzeitig abfeuern, verstärken sich ihre Anschlüsse und eine Person kann bestimmte Merkmale verbinden. „Sobald Sie jemand gehört haben zu benennen, gesehen seinem Gesicht, wo er worden stand, können alle diese Merkmale in ein vereinheitlichtes Paket der Informationen - ein percept gesprungen werden - und auf einem sehr zellularen Niveau tritt dieses auf, indem es synaptische Anschlüsse zwischen co-active Neuronen,“ verstärkt, sagte Ehlers, das auch ein medizinischer Forscher Howard-Hughes ist.
Um neue Verbindungen zu erlernen und zu bilden, ändert das Gehirn die Stärken der elektrischen Input der Synapsen auf Zellen die diese Merkmale berechnen. Wissenschaftler studierten den Hippokamp, in dem Speicher sich bilden, aber diese Maschinerie könnte in anderen Gehirnbereichen funktionieren.
„Eine von frühesten Änderungen in der Alzheimerkrankheit ist Synapsefunktionsstörung, also konnte dieses Molekül ein neues Ziel für diese Krankheit sein,“ sagte er. „Anormale Bewegung der Empfänger kann in der Gehirnentwicklung, im Autismus impliziert werden.“ Er sagte, dass das Molekül ist möglicherweise beteiligt „in der anormalen elektrischen Aktivität der Epilepsie und in den overactive Gehirnbahnen der Neigung.“
In einer Reihe von Biochemie und mikroskopischen Darstellungexperimenten fanden Ehlers und Kollegen, dass das Myosin Vb (five-b) Molekül in den hippocampal Neuronen auf einen Fluss der Kalziumionen vom synaptischen Platz reagierte, indem es oben und in eine Tat knallte. Einem Ende des Myosins wird die meshlike Actinheizfäden angebracht, also kann es zum Ende der Nervenzellen „gehen“, in denen Empfänger sind. An seinem anderen Ende schleppt es ein endosome, ein Paket, das neue Empfänger enthält.
„Diese endosomes sind wie die kleinen Speicher, die warten, um zu geschehen,“ sagte Ehlers. „Sie sind Vorratsbehälter der Neurotransmitterempfänger, denen Gehirnzellen entfalten, um mehr Empfänger einer bestimmten Synapse hinzuzufügen. Mehr stärkere Synapsen der Empfängergleichgestellten.“
Elektrische Antriebe veranlassen eine Nervenzelle, sein Neurotransmitteres in diesem Fall Glutamat, in den kleinen Platz zwischen Neuronen (die Synapse) auszugeben, der Neurotransmitterempfänger auf der empfangenden Seite aktiviert. Diese sind Ionenkanäle, denen geöffnet in Erwiderung auf Neurotransmitteres und den elektrischen Antrieb festlegen Sie.
Als die Wissenschaftler Myosin in den Einzelzellen blockten, stoppte dieses den Zusatz der neuen Empfänger und verhinderte elektrische Antriebe am Erhalten stärker und zeigte, dass Myosin zur Vergrößerung der Nervenzellenanschlüsse wesentlich ist.
„Dieses ist ein sehr grundlegender zellularer Mechanismus von Gehirnplastizität. Es ist wahrscheinlich Grundlage zur Gehirnentwicklung und Krankheit,“ Ehlers sagte. „Das Myosin Vb Molekül gibt uns eine neue Methode, an das Konzipieren der Therapien für die Behandlung des Speicherverlustes, der psychiatrischen Krankheit und der Gehirnentwicklung zu denken.“