Definicja
Przycinanie synaptyczne jest naturalnym procesem, który zachodzi w mózgu między wczesnym dzieciństwem a dorosłością. Podczas przycinania synaptycznego mózg eliminuje dodatkowe synapsy. Synapsy są strukturami mózgu, które umożliwiają neuronom przekazywanie sygnału elektrycznego lub chemicznego do innego neuronu.
Uważa się, że przycinanie synaptyczne jest mózgowym sposobem usuwania połączeń w mózgu, które nie są już potrzebne. Naukowcy dowiedzieli się niedawno, że mózg jest bardziej "plastyczny" i łatwiejszy do formowania niż wcześniej sądzono. Przycinanie synaptyczne to sposób, w jaki nasz organizm utrzymuje coraz bardziej wydajne funkcje mózgu, gdy dorastamy i uczymy się nowych, złożonych informacji.
Gdy więcej informacji na temat przycinania synaptycznego, wielu badaczy zastanawia się również, czy istnieje związek między przycinaniem synaptycznym a wystąpieniem pewnych zaburzeń, w tym schizofrenii i autyzmu.
Jak działa przycinanie synaptyczne?
W okresie niemowlęcym mózg doświadcza dużego wzrostu. Podczas wczesnego rozwoju mózgu dochodzi do wybuchu tworzenia się synaps między neuronami. Nazywa się to synaptogenezą.
Ten szybki okres synaptogenezy odgrywa istotną rolę w uczeniu się, tworzeniu pamięci i adaptacji we wczesnym okresie życia. W wieku około 2 do 3 lat liczba synaps osiąga szczytowy poziom. Ale zaraz po tym okresie wzrostu synaptycznego mózg zaczyna usuwać synapsy, których już nie potrzebuje.
Gdy mózg tworzy synapsę, może zostać wzmocniony lub osłabiony. Zależy to od tego, jak często używa się synapsy. Innymi słowy, proces przebiega zgodnie z zasadą "wykorzystaj lub strać": synapsy, które są bardziej aktywne, są wzmacniane, a synapsy, które są mniej aktywne, są osłabiane i ostatecznie przycinane. Proces usuwania nieistotnych synaps w tym czasie jest nazywany przycinaniem synaptycznym.
Wczesne przycinanie synaptyczne jest w większości zależne od naszych genów. Później opiera się na naszych doświadczeniach. Innymi słowy, na to, czy synapsa jest przycinana, wpływają doświadczenia dziecka rozwijającego się z otaczającym światem. Stała stymulacja powoduje, że synapsy rosną i stają się trwałe. Ale jeśli dziecko otrzymuje niewielką stymulację, mózg będzie utrzymywał mniej takich połączeń.
Kiedy następuje przycinanie synaptyczne?
Czas cięcia synaptycznego zależy od regionu mózgu. Niektóre przycinanie synaptyczne rozpoczyna się bardzo wcześnie, ale najszybsze przycinanie odbywa się między około 2 a 16 rokiem życia.
Wczesny etap zarodkowy do 2 lat
Rozwój mózgu w zarodku rozpoczyna się zaledwie kilka tygodni po poczęciu. W siódmym miesiącu ciąży płód zaczyna emitować własne fale mózgowe. Nowe neurony i synapsy są tworzone przez mózg w niezwykle szybkim tempie w tym czasie.
W pierwszym roku życia liczba synaps w mózgu niemowlęcia wzrasta ponad dziesięciokrotnie. W wieku 2 lub 3 lat niemowlę ma około 15 000 synaps na neuron.
W kory wzrokowej mózgu (części odpowiedzialnej za wzrok) produkcja synaps osiąga szczyt w wieku około 8 miesięcy. W korze przedczołowej szczytowe poziomy synaps występują w pewnym okresie w pierwszym roku życia. Ta część mózgu jest używana do różnych złożonych zachowań, w tym planowania i osobowości.
Od 2 do 10 lat
W drugim roku życia liczba synaps gwałtownie spada. Przycinanie synaptyczne odbywa się bardzo szybko w wieku od 2 do 10 lat. W tym czasie eliminuje się około 50 procent dodatkowych synaps. W kory wzrokowej przycinanie trwa do około 6 roku życia.
Adolescencja
Przycinanie synaptyczne trwa przez okres adolescencji, ale nie tak szybko, jak wcześniej. Całkowita liczba synaps zaczyna się stabilizować.
Podczas gdy naukowcy kiedyś sądzili, że mózg przycina synapsy tylko do wczesnego okresu dojrzewania, ostatnie postępy odkryły drugi okres przycinania w późnej adolescencji.
Wczesna dorosłość
Zgodnie z nowszymi badaniami, przycinanie synaptyczne trwa do wczesnej dorosłości i kończy się w późnych latach dwudziestych.
Co ciekawe, w tym czasie przycinanie występuje głównie w korze przedodźwiękowej mózgu, która jest częścią mózgu silnie zaangażowaną w procesy decyzyjne, rozwój osobowości i krytyczne myślenie.
Czy przycinanie synaptyczne wyjaśnia początek schizofrenii?
Badania, które badają związek między przycinaniem synaptycznym a schizofrenią, są wciąż na wczesnym etapie. Teoria mówi, że mózgi schizofreniczne są "nadmiernie oczyszczone", a to nadmierne przycinanie spowodowane jest mutacjami genetycznymi, które wpływają na proces przycinania synaptycznego.
Na przykład, kiedy badacze przyjrzeli się obrazom mózgów osób z zaburzeniami psychicznymi, takich jak schizofrenia, odkryli, że osoby z zaburzeniami psychicznymi miały mniej synaps w rejonie przedczołowym w porównaniu z mózgami osób bez zaburzeń psychicznych.
Następnie w obszernym badaniu przeanalizowano poubojową tkankę mózgową i DNA od ponad 100 000 osób i ustalono, że osoby ze schizofrenią mają specyficzny wariant genu, który może być związany z przyspieszeniem procesu przycinania synaptycznego.
Potrzeba więcej badań, aby potwierdzić hipotezę, że nieprawidłowe cięcia synaptyczne przyczyniają się do schizofrenii. Chociaż nadal jest to bardzo odległe, przycinanie synaptyczne może stanowić interesujący cel leczenia osób z zaburzeniami psychicznymi.
Czy przycinanie synaptyczne jest związane z autyzmem?
Naukowcy wciąż nie wskazali dokładnej przyczyny autyzmu. Prawdopodobnie istnieje wiele czynników, ale ostatnio badania wykazały związek między mutacjami w niektórych genach związanych z funkcją synaptyczną i zaburzeniami ze spektrum autyzmu (ASD).
W przeciwieństwie do badań nad schizofrenią, które teoretyzuje, że mózg jest "nadmiernie oczyszczony", naukowcy przypuszczają, że mózgi osób z autyzmem mogą być "niedokładnie przycięte". Teoretycznie, to podkrzesywanie prowadzi do nadmiernej podaży synaps w niektórych przypadkach. części mózgu.
Aby przetestować tę hipotezę, badacze przyjrzeli się tkance mózgowej 13 dzieci i nastolatków z autyzmem i bez niego, którzy zmarli w wieku od 2 do 20 lat. Naukowcy odkryli, że mózgi nastolatków z autyzmem mają o wiele więcej synaps niż mózgi neurotypowych nastolatków. . Małe dzieci w obu grupach miały mniej więcej taką samą liczbę synaps. Sugeruje to, że stan może wystąpić podczas procesu przycinania. Te badania pokazują tylko różnicę w synapsach, ale nie, czy ta różnica może być przyczyną lub skutkiem autyzmu, czy tylko stowarzyszeniem.
Te podcinanie teorii może pomóc wyjaśnić niektóre z typowych objawów autyzmu, takich jak nadwrażliwość na hałas, światła i doświadczenia społeczne, a także napady padaczkowe. Jeśli zostanie uruchomionych zbyt wiele synaps na raz, osoba z autyzmem prawdopodobnie doświadczy przeciążenia hałasem, a nie dostrojonej reakcji mózgu.
Ponadto badania z przeszłości powiązały autyzm z mutacjami w genach, które działają na białko znane jako kinaza mTOR. W mózgach pacjentów z autyzmem stwierdzono duże ilości nadmiernie aktywnych mTOR. Wykazano, że nadmierna aktywność w szlaku mTOR wiąże się z nadmierną produkcją synaps. Jedno z badań wykazało, że myszy z nadmiernie aktywnym mTOR miały defekty w przycinaniu synaptycznym i wykazywały zachowania społeczne podobne do ASD.
Gdzie zmierzają badania nad przycinaniem synaptycznym?
Przycinanie synaptyczne jest istotną częścią rozwoju mózgu. Pozbywając się synaps, które nie są już używane, mózg staje się bardziej wydajny w miarę starzenia się.
Dzisiaj większość pomysłów dotyczących rozwoju ludzkiego mózgu czerpie z tej idei plastyczności mózgu. Naukowcy poszukują obecnie sposobów kontrolowania przycinania za pomocą leków lub terapii celowanej. Badacze zastanawiają się również, jak wykorzystać tę nową wiedzę na temat przycinania synaptycznego, aby poprawić edukację dzieci. Naukowcy badają również, w jaki sposób kształt synaps może odgrywać rolę w zaburzeniach psychicznych.
Proces przycinania synaptycznego może być obiecującym celem leczenia osób z chorobami takimi jak schizofrenia i autyzm. Badania są jednak na wczesnym etapie.
