Метод проб і помилок: мозок вчиться на помилках

В мозку, який розвивається формується незліченну кількість нервових з'єднань, які виявляються невідповідними і в результаті мають бути видалені. Процес, який встановлює мережу нейронів не завжди буває точним або безпомилковим. Науково-дослідницькій групі доктора Пітера Шейфела (Peter Scheiffele's) у БІОЦЕНТР Базельського Університету вдалося підтвердити цей феномен в розвивається мозочку, мозковий області необхідної для тонкого контролю переміщення, завдяки використанню передових мікроскопічних методів.

Группа вчених доктора Шейфела виявила, що білок за традицією пов'язаний з розвитком кісток є відповідальним за коригування помилки, тоді як нейрони приєднуються до їх правильним партнерам в мозочку. Їх результати були опубліковані в он-лайн версії журналу відкритого доступу PLoS Biology.

Мозг є дуже складною установкою нейронних мереж, в яких тисячі інших типів нейронів встановлюють нейронних з'єднання, що називаються синапсами, з іншими нейронами. Для того щоб встановлювати ці синапси, нейрони посилають аксони з їх клітинних тіл, які є подовженими волокнами, які поширюються на різні області мозку. Кожен нейрон повинен з'єднуватися з конкретними нейронами партнерами в період розвитку мозку, і це точна специфіка, яка дозволяє різним ланцюгах і різним областям мозку здійснювати різні функції.

Мозжечок, наприклад, має дуже точну соединенность, яка дозволяє мозку використовувати сенсорну інформацію (надходження) і перетворювати її в точну відповідь двигуна (вихід). Існує безліч типів клітин в мозочку, два з яких - це клітини Пуркіньє і клітини гранули. Моховиті волокна є групою надходження в мозочку, які створюють синаптичні з'єднання тільки з клітинами гранулами.

В аналізі, тим не менш, науково-дослідна група змогла продемонструвати, що ці моховиті волоконні надходження часто з'єднуються з нейронами Пуркіньє протягом раннього розвитку мозку, додатково до клітин гранулам. Ці неправильні з'єднання Пуркіньє, згодом усунені протягом тижня, встановлюють відповідну специфічність в мозочку. Вони також знаходять, що морфогенетический білок кістки 4 (BMP4) допомагає виправляти ці початкові помилки. Спочатку, білок BMP4 був пов'язаний зі спеціалізацією клітин протягом остеогенезіса. Цей білок також відповідає за стійкість і видалення нейронних сполук, які раніше не були відомі.

"Якщо невідповідні з'єднання між нейронами згодом не усунені, це може призвести до серйозних збоїв в роботі мозку. Аутизм може бути також пов'язане з нездатністю коригувати помилки "- пояснив Шейфел. Науково-дослідна група в БІОЦЕНТР використовувала генетичні моделі мишей для своїх спостережень. За допомогою флуоресцентного білка, різні нервові зв'язки могли б бути відзначені і зроблені видимими за допомогою передового методу зображення, який об'єднує в собі світлову мікроскопію і електронну мікроскопію. Це дозволило простежити за різними типовими змінами сполук. "Ці процеси можуть бути застосовані до розвитку людського мозку і могли б зіграти важливу роль у подальших дослідженнях мозку" - відзначили дослідники.

Мозг піддається корінних змін на ранніх етапах свого життя. Поки нейронних з'єднання в мозку новонародженого залишаються все ще порівняно неспецифічними, вибірковість синапсів неухильно збільшується. Питання про те, якими перевагами володіють ці недовговічні, невідповідні з'єднання в період розвитку мозку стане центральним у майбутніх дослідженнях доктора Шейфела. Крім того, він сподівається дізнатися їх потенційне значення у випадках з такими неврологічними порушеннями як, наприклад, аутизм, шизофренія і епілепсія.

Орігінал (на англ. Мовою): Physorg Переклад: М. Гончар

• Как химические реакции истощают питательные вещества в растительных напитках
• Двухразовая инъекция снижает риск ВИЧ на 96%
• Будущее контрацепции: на что надеяться в ближайшие годы
• Контрацепция и религия: как соблюсти баланс?
• Эволюция контрацептивов: от древних методов до современных технологий
• Жажда как индикатор обезвоживания: насколько она точна?
• Учёные объяснили рост тяжёлых инфекций, вызываемых Streptococcus
• Платформа искусственного интеллекта повышает точность диагностики рака легких