Gehirnzellen oder Neuronen, ständig Experimentieren mit Ihrem circuit-verbindungen, eine entscheidende Funktion, die es erlaubt, das Gehirn zu speichern und zu verarbeiten. Während Neuronen, die sich Häufig testen Sie neue potenzielle Partner durch transiente Kontakte, die nur einen Bruchteil des flügge-junctions, Synapsen genannt, werden ausgewählt, um dauerhaft werden.
Das wesentliche Kriterium für die erregenden synapse Auswahl basiert auf, wie gut Sie sich auch in Reaktion auf Erfahrungen-gesteuerte neuronale Aktivität, sondern, wie eine solche Auswahl erfolgt auf der molekularen Ebene wurde unklar. In einer neuen Studie, MIT-Neurowissenschaftler haben festgestellt, dass die gen-und protein -, CPG15, das ermöglicht die Erfahrung, zu Tippen Sie einer synapse als ein keeper.
In einer Reihe von neuartigen Experimenten beschrieben, die in Cell Reports, das team MIT Picower-Institut für Lernen und Gedächtnis verwendet, multispektralen, hochauflösenden zwei-Photonen-Mikroskopie buchstäblich beobachten Potenzial Synapsen kommen und gehen im visuellen Kortex von Mäusen—sowohl in der Licht -, oder normal-visuelle Erfahrung, und in der Dunkelheit, wo es keinen visuellen input. Durch Vergleich von Beobachtungen in normalen Mäusen und diejenigen entwickelt, um den Mangel CPG15, konnten Sie zeigen, dass das protein ist erforderlich, um für die visuelle Erfahrung für die Erleichterung des übergangs von im entstehen begriffenen erregenden Synapsen auf Dauerhaftigkeit.
Mäuse entwickelt, um Mangel CPG15 nur Ausstellung eines behavioral-Mangel: Sie lernen viel langsamer als normale Mäuse, sagte senior-Autor Elly Nedivi, William R. (1964) & Linda R. Junge Professor von Neurologie in der Picower-Institut. Sie müssen mehr Prüfungen und Wiederholungen, um zu lernen, Assoziationen, andere Mäuse können schnell lernen. Die neue Studie schlägt vor, dass, weil ohne CPG15, Sie müssen sich auf schaltungen, wo die Synapsen einfach geschehen zu nehmen, statt auf einer Strecke, die Architektur, das wurde verfeinert durch die Erfahrung für eine optimale Effizienz.
„Lernen und Gedächtnis sind wirklich eine konkrete Manifestation unseres Gehirns ist die Fähigkeit im Allgemeinen ständig weiterentwickeln und ändern, in Reaktion auf unsere Umwelt,“ Nedivi sagte. „Es ist nicht so, dass die schaltungen gibt es nicht bei Mäusen, denen CPG15, Sie nur don‘ T haben dieses feature, das ist wirklich wichtig zu sein, optimiert durch Nutzung.“
Gerade in Licht und Finsternis
Das erste experiment berichtet in der Zeitung, geführt von dem ehemaligen MIT-postdoc Jaichandar Subramanian, wer ist jetzt assistant professor an der University of Kansas, ist ein Beitrag in den Neurowissenschaften, in und von sich selbst, Nedivi sagte. Der Roman Kennzeichnung und imaging-Technologien implementiert, die in der Studie, sagte Sie, erlaubt der Verfolgung der wichtigsten Ereignisse in synapse formation mit einer noch nie dagewesenen räumlichen und zeitlichen Auflösung. Die Studie gelöst werden, die Entstehung von „Dendritische Dornen“, die die strukturelle Vorsprünge auf, die erregenden Synapsen gebildet werden, und die Einstellung der synaptischen Gerüst, PSD95, dass Signale, die eine synapse ist da, um zu bleiben.
Das team verfolgt speziell bezeichnet Neuronen im visuellen Kortex von Mäusen nach einer normalen visuellen Erlebnis, und nach zwei Wochen in der Dunkelheit. Zu Ihrer überraschung sahen Sie, dass die Stacheln würden routinemäßig auftreten und dann in der Regel wieder verschwinden, mit der gleichen Geschwindigkeit, unabhängig davon, ob die Mäuse wurden in Licht oder Dunkelheit. Diese sorgfältige Prüfung der Stacheln bestätigt, dass Erfahrung, egal für Wirbelsäule Bildung, Nedivi sagte. Dass upends eine Allgemeine Annahme, die in dem Gebiet, die diese Erfahrung war notwendig für die Stacheln zu selbst entstehen.
Durch die überwachung der Anwesenheit von PSD95 Sie konnte bestätigen, dass die Synapsen, die wurde stabilisiert, während der normalen visuellen Erlebnis waren diejenigen, die angesammelt hatte, dass Sie protein. Aber die Frage blieb: Wie kommt die Erfahrung-Laufwerk PSD95 an der synapse? Das team stellte die Hypothese auf, dass CPG15, die Aktivität abhängig und im Zusammenhang mit synapse Stabilisierung, bedeutet das, dass job.
CPG15 stellt Erfahrungen
Um das zu untersuchen, Sie wiederholt das gleiche Licht gegen dunklen Erfahrungen, aber dieses mal mit Mäusen entwickelt, um Mangel CPG15. In den normalen Mäusen, es war viel mehr PSD95 Rekrutierung während der Licht-phase als während der dunklen, aber in den Mäusen ohne CPG15, die Erfahrung des Sehens im Licht, nie einen Unterschied gemacht. Es war, als ob CPG15-weniger Mäuse im Licht waren wie normale Mäuse in der Dunkelheit.
Später versuchten Sie ein weiteres experiment testen, ob die niedrigen PSD95 Einstellung gesehen, wenn normale Mäuse waren in der Dunkelheit konnte gerettet werden durch die exogene expression von CPG15. In der Tat, PSD95 Rekrutierung schossen in die Höhe, als wenn die Tiere ausgesetzt wurden, die visuelle Erfahrung. Dabei zeigte sich, dass CPG15 nicht nur trägt die Botschaft der Erfahrung in das Licht, Sie können eigentlich ersetzen Sie es in der Dunkelheit, im wesentlichen „Tricks“ PSD95 in der Schauspielerei, als ob die Erfahrung hatte, rief es.
„Dies ist ein sehr spannendes Ergebnis, weil es zeigt, dass CPG15 ist nicht nur erforderlich für Erfahrung-abhängige synapse Auswahl, es ist aber auch ausreichend“, sagt Nedivi, „Das ist einzigartig in Bezug auf alle anderen Moleküle, die beteiligt sind in der synaptischen Plastizität.“
Ein neues Modell und Methode
In allen Papier-Daten erlaubt Nedivi vorzuschlagen, ein neues Modell der experience-abhängige synapse Stabilisierung: Unabhängig von neuronaler Aktivität oder Erfahrung, Stacheln entstehen mit Jungen exzitatorischen Synapsen und Rezeptoren notwendig für die weitere Entwicklung. Wenn Aktivität und Erfahrung senden CPG15 Ihren Weg, zieht in PSD95 und die synapse stabilisiert. Wenn die Erfahrung nicht um die synapse, wird es keine CPG15, sehr wahrscheinlich keine PSD95 und der Wirbelsäule verkümmert.
Das Papier möglicherweise hat Bedeutung über die Erkenntnisse über die Erfahrung-abhängige synapse Stabilisierung, Nedivi sagte. Die Methode, die es beschreibt, der genau überwacht das Wachstum oder die Verödung von Dornen und Synapsen inmitten einer manipulation (wie Ausschlagen oder änderung eines Gens) ermöglicht für eine ganze Reihe von Studien, in denen untersucht wird, wie ein gen, oder ein Medikament, oder andere Faktoren beeinflussen die Synapsen.