Клетки мозга, или нейроны, постоянно возиться с их монтажом соединений, важную функцию, которая позволяет мозгу хранить и обрабатывать информацию. В то время как нейроны часто испытания новых потенциальных партнеров с помощью переходных контактов, только часть оперения соединения, называемые синапсами, выбраны, чтобы стать постоянными.
Основным критерием для выбора возбуждающих синапсов основана на том, насколько хорошо они осуществляют в ответ на опыт-действие нервная деятельность, но как такой отбор осуществляется на молекулярном уровне, было непонятно. В новом исследовании нейробиологи Массачусетского технологического института выявили ген и протеин, CPG15, что позволяет опыт активный синапс в качестве хранителя.
В серии новых экспериментов, описанных в ячейке отчета, команда Массачусетского технологического института Picower для обучения и памяти используется многоспектральный, с высоким разрешением двухфотонной микроскопии в буквальном смысле смотреть потенциальных синапсов в зрительной коре мышей — как в светлое, или нормальный визуальный опыт, и в темноте, где нет визуальной информации. Путем сравнения наблюдений, сделанных в нормальных мышей и тех, проектированный, чтобы отсутствие CPG15, им удалось показать, что белок требуется для того, чтобы визуальный опыт, чтобы облегчить переход новых возбуждающих синапсов к постоянству.
Мыши проектированные для того чтобы отсутствие CPG15 только демонстрируют один поведенческий недостаток: они учатся гораздо медленнее, чем нормальными мышами, говорит старший автор Элли Nedivi, Уильям Р. (1964) и Линда р. Молодой профессор неврологии в Институте Picower и профессор мозга и когнитивных наук в Массачусетском технологическом институте. Им нужно больше исследований и повторений, чтобы узнать ассоциаций, что другие мыши могут быстро учиться. Новое исследование предполагает, что это потому, что без CPG15, они должны опираться на цепи синапсов, где просто делся взять, а не на цепи архитектуру, которая была усовершенствована по опыту для оптимальной эффективности.
“Обучение и память действительно специфические проявления способности нашего мозга в целом, чтобы постоянно адаптироваться и изменяться в ответ на окружающую среду”, — говорит Nedivi. “Это не то, что схемы нет у мышей не хватает CPG15, они просто не имеют этой функции — что очень важно — быть оптимизированы за счет использования”.
Смотрите на свет и тьму
Первый эксперимент сообщили в газете, которую возглавляет бывший постдок в MIT Jaichandar Субраманьян, который сейчас является помощником профессора в Университете штата Канзас, является вкладом в неврологии и само по себе, Nedivi говорит. Роман маркировка и технологий визуализации, реализованные в исследовании, говорит она, позволяет отслеживать ключевые события в формировании синапса с беспрецедентным пространственным и временным разрешением. В исследовании решены появление “дендритные шипики”, которые являются структурными выступами, на которых образуется возбуждающих синапсов, и набор синаптических эшафот, PSD95, что сигналы, которые синапс там и останется.
Ученые отслеживали специально маркированных нейронов в зрительной коре мышей при нормальном визуальный опыт, и после двух недель в темноте. К их удивлению, они увидели, что шипы обычно возникают и тогда, как правило, снова исчезнуть за той же скоростью, независимо от того, мышей в свет или тьму. Этот тщательной проверке шипов подтвердил, что опыт не имеет значения для формирования позвоночника, сказал Nedivi. Что опрокидывает общее предположение в области, которая провела этот опыт был необходим для колючки, чтобы даже появляться.
Путем отслеживания присутствия PSD95 они могли подтвердить, что синапсы, стабилизировалась во время обычного визуального опыта были те, что накопилось, что белка. Но вопрос остался: каким образом опыт PSD95 езды в синапсе? Команда предположили, что CPG15, что активность зависящих от нее и связанных с синапса стабилизации, делает эту работу.
CPG15 представляет опыт
Расследовать, что они повторили тот же самый свет против темных опытом, а в это время в мышах проектированных для отсутствия CPG15. У нормальных мышей, там было гораздо больше подбор PSD95 во время фазы света, чем в темноте, но у мышей без CPG15, опыт наблюдения в свет никогда не сделал разницу. Это было, как будто CPG15-меньше мышей в свете были похожи на обычных мышей в темноте.
Позже они попробовали еще один эксперимент, может ли низкий подбор PSD95 видел когда у нормальных мышей в темноте можно было спасти путем экзогенной экспрессии CPG15. Действительно, набор PSD95 выстрел вверх, как если животные подвергались визуальный опыт. Это показало, что CPG15 не только несет в себе сообщение из опыта в свет, она действительно может заменить ее в темноте, по сути, “обманывая” PSD95 действовать так, как если бы опыт призвала его.
“Это очень интересный результат, потому что это показывает, что CPG15 не просто необходимые для опыт зависит от синапса выбор, но это также достаточно”, — говорит Nedivi, “которое является уникальным по отношению ко всем другим молекулам, которые участвуют в синаптической пластичности.”
Новая модель и способ
В целом, данные работы позволили Nedivi предложить новую модель опыт зависит от синапса стабилизации: независимо от нейронной активности или опыт, возникают шипы с окрепшей возбуждающие синапсы и рецепторы, необходимые для дальнейшего развития. Если активность и опыт отправить CPG15 свой путь, что рисует в PSD95 и синапс стабилизируется. Если опыт не включает в синапсе, она не CPG15, скорее всего, PSD95, и позвоночник чахнет.
Бумага может иметь значение не только для выводов о опыт зависит от синапса стабилизации, Nedivi говорит. Метод описывает внимательно наблюдают рост или увядание шипиков и синапсов на фоне манипуляций (например, выбиванием или изменение гена) позволяет провести целый ряд исследований, в которых изучают ген, или наркотики, или другие факторы влияют на синапсы.
“Вы можете применить это к любой модели болезни и использовать это очень чувствительный инструмент для просмотра, что может быть неправильным в синапсе”, — говорит она.
В дополнение к Nedivi и Субраманиан, другие авторы доклада Катрин Мишель и Марк Бенуа.
Национальным институтом здоровья и Фондом JPB по предоставленной поддержки исследования.
Больше записей автора Роботы и киборги
Раскрыта концепция создания «мозга-на-чипе»
Группа учёных работает над созданием мозгоподобных мемристивных систем, обеспечивающих высочайшую степень адаптивности, энергоэффективности, необходимую для реализации компактных и эффективных нейроинтерфейсов, …
Мышечные сенсоры позволят управлять роботами с помощью жестов
Исследователи из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (MIT CSAIL) разработали новый метод управления роботами под названием …
Разработчик из ТПУ сделал сервис умного мониторинга свободных парковочных мест
Молодой ученый Томского политехнического университета создал сервис, который позволяет мониторить парковочные пространства и находить свободные места для автомобилей в режиме …
