Erkenntnisse Schwächen die Vorstellung, dass die Größe ist gleich Kraft für neuronale verbindungen

Lernen, Gedächtnis-und Verhaltensstörungen auftreten können, wenn die verbindungen zwischen den Neuronen, die sogenannten Synapsen, ändern sich nicht richtig in Reaktion auf Erfahrung. Wissenschaftler haben untersucht, diese „synaptische Plastizität“ seit Jahrzehnten, aber eine neue Studie von Forschern am MIT ist Picower-Institut für Lernen und Gedächtnis beleuchtet verschiedene überraschungen über einige der grundlegenden Mechanismen, durch die es geschieht. Auf den Grund von dem, was zugrunde liegt, einige dieser überraschungen, die die weitere Forschung schlägt vor, nachgeben konnte neue Behandlungen für eine Erkrankung, genannt Fragile X, die Ursachen des Autismus.

Zwei klassische Formen der synaptischen Plastizität werden, dass Synapsen, die entweder stärker oder schwächer auf, dass der kleine Wirbel-Strukturen, die Sie unterstützen damit größer oder kleiner. Für eine lange Zeit, das Feld der Arbeit wurde davon ausgegangen, dass diese funktionellen und strukturellen Veränderungen waren eng verbunden: Stärkung ging zusammen mit einem Anstieg in der Wirbelsäule Größe und Schwächung Voraus Wirbelsäule schrumpfen. Aber die Studie, veröffentlicht in der Molekularen Psychiatrie zusätzlich der Nachweis zu unterstützen, ein Aktueller Blick, unterstützt von anderen Studien, die diese Zusammenhänge sind nicht immer wahr.

„Wir sahen diese Pannen, die Korrelation zwischen Struktur und Funktion,“ sagte Mark Bär, Picower Professor im Fachbereich Gehirn-und Kognitionswissenschaften und senior-Autor der Studie. „Eine Schlussfolgerung, die Sie nicht verwenden können, buchrücken size als proxy für die synaptische Stärke—Sie können schwache Synapsen mit großen bauchigen Stacheln. Wir sind nicht die einzigen, die machen diesem Fall, aber die neuen Ergebnisse in dieser Studie sind sehr klar.“

Die Studie co-lead-Autoren sind ehemalige Mitarbeiter Aurore Thomazeau und Miquel Bosch.

Abmessungen der Dissoziation

Zur Durchführung der Studie das team angeregt Plastizität über zwei unterschiedliche neuronale Rezeptoren (genannt mGluR5-und NMDAR) unter zwei verschiedenen Bedingungen (neurotypical Nagetiere und diejenigen entwickelt, mit der mutation, die bewirkt, dass das Fragile-X). In dem Fragilen-X -, Bären-Labor gefunden hat, das fehlen des proteins FMRP führt zu übermäßigem Synthese anderer Proteine, die Ursache von Synapsen zu Schwächen, zu viel in einer Hirnregion namens hippocampus, das ist ein wichtiger Bereich für die Gedächtnisbildung.

Die erste überraschung der Untersuchung war es, die Aktivierung von mGluR5-Rezeptoren induziert die Schwächung, die sogenannten long-term-depression (LTD), aber nicht dazu führen, dass jede Wirbelsäule die Schwindung in beiden Fragiles-X-oder Kontroll-Mäuse für mindestens eine Stunde. In anderen Worten, die strukturelle Veränderung, die angenommen wurde, zu gehen zusammen mit der funktionellen Veränderung eigentlich nicht auftreten.

In der NMDAR Fall, die beiden Formen der Plastizität hat gemeinsam auftreten, sowohl in der Kontroll-und fragilen-X-Nager, aber nicht ohne ein paar weitere überraschungen lauern unter der Oberfläche, dass eine weitere distanzierte funktionelle und strukturelle Plastizität. Wenn Sie das team blockiert einen Fluss von Ionen (und damit elektrischer Strom) in die NMDAR Synapsen, die nur verhindert die Schwächung, nicht die Schrumpfung. Um zu verhindern, dass die Schrumpfung in der Steuerung Nagetiere, die Forscher hatten, etwas anderes zu tun: Sie hemmen die Proteinsynthese, die entweder direkt oder durch die Hemmung ein regulatorisches protein, das sogenannte mTORC1.

„Es war ziemlich erstaunlich für uns,“ Bär sagte. „Wir sind die folgenden auf, die aggressiv um besser zu verstehen, das signalisieren.“

Eine neue Chance für das Fragile-X

Wenn mehrere der überraschungen in der Studie sind störend, Bär sagte, ein anderer kann neue Hoffnung für die Behandlung von Fragilen X. Das ist, weil, während Bear ‚ s lab konzentriert sich auf Eingriffe in die mGluR-Signalwegs zur Behandlung von Fragile-X -, die neuen Experimente mit NMDAR kann sich herausstellen, eine zusätzliche avenue.

Wenn das team versucht zu verhindern, dass Stacheln aus schrumpfenden über NMDAR auf das Fragile-X Nager durch die Hemmung der protein-Synthese oder mTORC1 (wie Sie in den Kontrollen), fanden Sie, es hat nicht funktioniert. Es war, als wenn es schon zu viel Eiweiß, das fördert die Schrumpfung. Das team war sogar in der Lage zu replizieren, das Fragile-X-Phänomen in der Steuerung von ersten anregenden mGluR5—und einem daraus resultierenden überschuss an protein—Synthese, und dann follow-up mit den NMDAR-Aktivierung.

Als Anspielung auf die beiden, das Geheimnis und die Unordnung, zu Tragen hat begonnen, sich zu beziehen auf das vermutete Potenzial der Schrumpfung-Förderung-Molekül als „protein x“.