Natukoy ng mga mananaliksik ang isang bagong mekanismo ng neuroplasticity na nauugnay sa pag-aaral at memorya

Mahalaga ang mga neuron, ngunit hindi lamang sila ang mga manlalaro sa proseso. Sa katunayan, ito ay "cartilage," mga kumpol ng extracellular matrix molecule na tinatawag na chondroitin sulfates na matatagpuan sa labas ng nerve cells, na gumaganap ng mahalagang papel sa kakayahan ng utak na kumuha at mag-imbak ng impormasyon.

Ang pag-aaral, na inilathala sa journal Cell Reports ay naglalarawan ng isang bagong mekanismo ng plasticity ng utak, o kung paano nagbabago ang mga koneksyon sa neural bilang tugon sa panlabas na stimuli. Ang papel ay pinamagatang “Focal Peri-synaptic Matrix Clusters Nagpo-promote ng Activity-Dependent Plasticity and Memory in Mice.”

Ang gawaing ito ay resulta ng pakikipagtulungan sa pagitan ng Harvard Medical School, University of Trento at ng German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE) sa Magdeburg.

"Ang mga kasanayan sa pandama at ang kakayahang maunawaan ang ating kapaligiran ay nakasalalay sa aktibidad ng utak, na nagbibigay-daan sa atin na makita at maproseso ang mga stimuli na nagmumula sa labas ng mundo. Sa pamamagitan ng ating utak, nakakakuha tayo at nakakapag-imbak ng bagong impormasyon, bilang pati na rin tandaan ang impormasyon na natutunan na natin, "sabi ni Yuri Bozzi at Gabriele Chelini.

"Ang kamangha-manghang phenomenon na ito ay naging posible sa pamamagitan ng kakayahan ng utak na patuloy na baguhin ang istraktura at pagiging epektibo ng mga neural na koneksyon (synapses) bilang tugon sa panlabas na stimuli. Ang kakayahang ito ay tinatawag na synaptic plasticity. Pag-unawa kung paano nangyayari ang mga pagbabago sa synaptic at kung paano sila nakakatulong sa ang pag-aaral at memorya ay isa sa mga pangunahing gawain ng neurobiology."

Si Yuri Bozzi ay isang propesor sa University of Trento at co-lead author ng artikulo. Si Gabriele Chelini ang unang may-akda ng pag-aaral. Nagsimulang magtrabaho si Celini sa proyektong ito noong 2017 bilang postdoctoral fellow sa laboratoryo na pinamumunuan ni Sabina Berretta (McLean Hospital at Harvard Medical School, Boston) at natapos ang siyentipikong publikasyon habang nagtatrabaho bilang postdoctoral fellow sa laboratoryo ni Bozzi sa University of Trento.

Nakatuon ang pag-aaral sa mga chondroitin sulfate, mga molekulang kilala sa kanilang papel sa mga joints, na gumaganap din ng mahalagang function sa plasticity ng utak, bilang mahalagang bahagi ng extracellular matrix ng utak, gaya ng orihinal na natuklasan ng grupo ni Dr. Alexander Dityatev noong 2001.

Noong 2007, inilarawan ng isang pag-aaral sa Hapon ang pagkakaroon ng mga hugis bilog na kumpol ng mga chondroitin sulfate na tila random na nakakalat sa utak. Ang gawaing ito ay nakalimutan, gayunpaman, hanggang sa ibinalik ng translational neurobiology laboratoryo ni Sabine Berretta ang mga istrukturang ito sa atensyon ng siyentipikong komunidad, pinalitan ng pangalan ang mga ito na CS-6 clusters (para sa chondroitin sulfate-6, na nagpapakilala sa kanilang tumpak na komposisyon ng molekular) at nagpapakita na ang mga istrukturang ito ay nauugnay sa mga glial cell at lubhang nababawasan sa utak ng mga taong may psychotic disorder.

Pagkatapos, noong 2017, si Gabriele Celini, na bagong tanggap sa laboratoryo ni Berretta, ay inatasang tumuklas sa function ng mga cluster na ito.

"Una naming sinuri ang mga istrukturang ito nang detalyado, na inilarawan ang mga ito sa napakataas na resolution. Nalaman namin na ang mga ito ay mahalagang mga kumpol ng mga synapses na pinahiran sa CS-6 at nakaayos sa isang malinaw na nakikilalang geometric na hugis. Pagkatapos ay natukoy namin ang isang bagong uri ng synaptic organisasyon "sabi ng mga siyentipiko.

"Sa puntong ito kailangan naming gumamit ng ilang 'pang-eksperimentong pagkamalikhain'; sa pamamagitan ng kumbinasyon ng mga pag-uugali, molekular at sopistikadong morphological approach, napagtanto namin na ang mga compound na ito, na nakapaloob sa mga kumpol ng CS-6, ay nagbabago bilang tugon sa aktibidad ng elektrikal sa utak."

"Sa wakas, salamat sa pakikipagtulungan kay Alexander Dityatev mula sa DZNE Magdeburg at sa mga pagsisikap ni Hadi Mirzapourdelawar mula sa kanyang grupo, binawasan namin ang pagpapahayag ng CS-6 sa hippocampus (isang rehiyon ng utak na responsable para sa spatial na pag-aaral) at ipinakita na ang pagkakaroon ng CS-6 ay kinakailangan para sa synaptic plasticity at spatial memory," itinuro nina Bozzi at Celini.

"Ang gawaing ito ay nagbibigay daan para sa isang bagong pagtingin sa paggana ng utak. Posibleng ang lahat ng synapses na nabuo sa iba't ibang mga neuron sa loob ng mga CS-6 cluster ay may kakayahang tumugon nang sama-sama sa partikular na panlabas na stimuli at lumahok sa isang karaniwang function na naglalayong mga proseso ng pag-aaral at memorya " tandaan nila.

“Mukhang kinakatawan ng mga ito ang isang bagong substrate para sa pagsasama-sama ng impormasyon at pagbuo ng mga asosasyon sa antas ng multicellular,” idagdag sina Dityatev at Berretta.

Ang gawaing ito ay resulta ng pakikipagtulungan sa pagitan ng ilang laboratoryo, kabilang ang Translational Neurobiology Laboratory (Sabina Berretta; McLean Hospital - Harvard Medical School, Boston), ang Neurodevelopmental Disorders Research Laboratory (Yuri Bozzi; CIMeC - Interdisciplinary Center for Brain Science, University of Trento) at ang molecular neuroplasticity (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).