Gedächtnismechanismus an Nervenzellverbindungen im Gehirn gefunden

Gedächtnismechanismus an Nervenzellverbindungen im Gehirn gefunden
Gedächtnismechanismus an Nervenzellverbindungen im Gehirn gefunden
Anonim

PROVIDENCE, R.I. - Wissenschaftler haben einen neuartigen Mechanismus hinter der Abnahme der Stärke von Synapsen im Gehirn identifiziert, ein Prozess, der zur Schaffung von Erinnerungen und ihrer Langzeitspeicherung führt.

Die Zunahme oder Abnahme der Stärke zwischen den Synapsen und die daraus resultierenden Veränderungen im Gedächtnis basieren auf sensorischen Erfahrungen. Synaptische Verstärkung oder Schwächung tritt auch während der Entwicklung des Gehirns auf. Synapsen sind die Verbindungen zwischen Neuronen oder Nervenzellen.

In Today’s Science beschreiben Forscher des Howard Hughes Medical Institute (HHMI) und der Brown University eine Maschinerie an der Synapse für die Synthese neuer Proteine, die die synaptische Stärke verringern. Die Studie wurde an Ratten durchgeführt.

Der Befund deutet darauf hin, dass Erfahrung oder Aktivität im Gehirn von Säugetieren einzelne Synapsen regulieren können, sagte die leitende Forscherin Kimberly Huber, eine Postdoktorandin bei Brown.

"Die Studie zeigt, dass die synaptische Depression tatsächlich auf der Herstellung von Proteinen an den Synapsen beruht", sagte sie. „Dies ist die erste Demonstration bei Säugetieren, dass die Veränderung von Synapsen von neuen Proteinen abhängt, die speziell an der Stelle erzeugt werden.“

Diese synaptische chemische Aktivität ist ein effizienter Weg für das Gehirn, neue Proteine ​​herzustellen und bestehende schnell zu verändern, sagte Huber. „Der Mechanismus scheint eine praktikable Möglichkeit für das Gehirn zu sein, seine Veränderungen auszudrücken. Wir glauben, dass diese Aktivität auch ein Weg sein könnte, die Struktur oder Form von Synapsen zu verändern.“

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Verbindungen im Gehirn individuell modifiziert werden können, was die Speicherung im Langzeitgedächtnis erleichtert.

„Es ist wichtig, den Mechanismus zu verstehen, durch den Verbindungen geschwächt werden – nicht nur, weil ein solches Verständnis Einblicke in das Langzeitgedächtnis geben kann, sondern auch, weil dies ein grundlegender Teil der normalen Gehirnentwicklung ist“, sagte der leitende Forscher Mark Bear, ein HHMI-Forscher und Professor für Neurowissenschaften an der Brown.

Obwohl Synapsen die Maschinerie haben, um Proteine ​​herzustellen, gab es keinen Beweis dafür, dass diese Maschinerie Synapsen verändern kann.

Huber und Kollegen arbeiteten mit Gewebe aus der Hippocampus-Region des Gehirns und trennten Synapsen von ihren Zellkörpern. Selbst nachdem die Zellen und Synapsen auseinander geschnitten wurden, wurden die Synapsen weiterhin durch lokale Proteinaktivität modifiziert, was darauf hindeutet, dass synaptisch synthetisierte Proteine ​​beteiligt sind.

Dies führte die Forscher dazu, spezifische Inhibitoren der Proteinsynthesemaschinerie direkt an den Synapsen einzuführen. Die synaptische Depression wurde blockiert, was einen weiteren Beweis dafür liefert, dass die Proteine ​​an der Synapse hergestellt werden. Folgeexperimente, in denen die Aktivierung von Genen am Zellkörper blockiert wurde, bestätigten, dass die neuen Proteine ​​direkt an den Synapsen synthetisiert werden.

Das Howard Hughes Medical Institute und ein Stipendium des National Eye Institute finanzierten die Studie. Der andere beteiligte Forscher war Matthew Kayser, ein Senior mit Abschluss, der die Arbeit als Teil seiner Abschlussarbeit durchführte.

Bei Brown sind die Forscher in der Abteilung für Neurowissenschaften der School of Medicine angesiedelt. Sie untersuchen derzeit, welche Arten von Proteinen an den Synapsen hergestellt werden und wie die Erfahrung Synapsen durch lokale Proteinsynthese schnell reguliert.

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