Birlikte Doğan Beyin Hücreleri Yaşam Boyunca Birlikte Bağlanır ve Ateşlenir

NYU Grossman Tıp Fakültesi’nden araştırmacılar tarafından, rahimde gelişen farelerin beyinleri üzerinde yapılan yeni çalışma, aynı doğum tarihine sahip beyin hücrelerinin (nöronların), hayvanların yetişkin yaşamları boyunca, ister uykuda, ister uykuda olsun, farklı bağlantı ve aktivite gösterdiğini buldu. uyanmak.

22 Ağustos’ta çevrimiçi yayınlandı Doğa Sinirbilimi, bulgular evrimin, anıları oluşturan beyin bölgesi olan hipokampusta lokalize mikro devreler oluşturmak için nöronların – gebelik gününe göre – düzenli doğumundan yararlandığını gösteriyor. Araştırmacılar, her yeni anıyı sıfırdan yaratmaya çalışmak yerine, beynin, her yeni deneyimi hatırlandığı gibi mevcut bir şablonla eşleştiren “Lego parçaları” gibi sinirsel şablonlar oluşturmak için kademeli olarak nöronal katman oluşumundan yararlanabileceğini öne sürüyorlar.

Yazarlar, bu devre birleştirme kurallarının, birlikte doğan hücrelerin anıları birlikte kodlama ve birlikte başarısız olma olasılığının daha yüksek olduğunu ve potansiyel olarak otizm ve Alzheimer gibi hastalıklarda nöronal doğum tarihini ima ettiğini söylüyor. Farklı günlerde doğan hücre sayısındaki değişikliklerle, gelişen beyin bazı gebelik günlerinde viral enfeksiyonlara, toksinlere veya alkole karşı daha savunmasız olabilir.

“Çalışmamızın sonuçları, bir hipokampal nöronun hangi gün doğduğunun, hem bu tek hücrenin nasıl çalıştığını hem de bu tür hücrelerin popülasyonlarının yaşam boyunca birlikte nasıl sinyal verdiğini güçlü bir şekilde etkilediğini gösteriyor” diyor Biggs Profesörü MD, PhD. NYU Langone Health’de Nörobilim ve Fizyoloji Bölümü. NYU Langone’daki Nörobilim Enstitüsü’nde öğretim üyesi olan Buzsáki, “Bu çalışma, geleneksel olarak gelişimsel bir mercekten ziyade moleküler veya genetik bir bakış açısıyla bakılan nörogelişimsel bozuklukları nasıl çalıştığımızı yeniden şekillendirebilir” diyor.

Yeni Anlayış

Mevcut çalışmanın yeniliği, belirli bir doğum tarihindeki nöronların aktivitesini yetişkinliğe kadar izlemeye dayanıyor. Bunu başarmak için araştırmacılar, DNA’yı rahimdeki nöronlara bölünme geçiren hücrelere aktarmalarına izin veren bir tekniğe güvendiler. DNA, aynı gün doğan beyin hücrelerini bir barkoda benzer şekilde etiketleyen belirteçleri ifade etti. Bu etiketleme yöntemi daha sonra araştırmacıların bu nöronları yetişkin hayvanda incelemesini sağladı.

Yeni çalışma, tekniklerin bir kombinasyonunu kullanarak, aynı doğum tarihine sahip nöronların, pozitif ve negatif yüklerinde senkronize salınımlarla karakterize edilen ve elektrik sinyallerini toplu olarak iletmelerine izin veren, birlikte “birlikte ateşleme” eğiliminde olduğunu buldu. Yazarlar, ortak ateşlemenin olası bir nedeninin, aynı doğum tarihine sahip nöronların ortak nöronlar aracılığıyla bağlanması olduğunu söylüyor.

Geçmişte yapılan çalışmalar, hipokampustaki aktivitenin, uyanma ve uyku sırasındaki kolektif nöronal aktivite kalıpları olarak tanımlanabileceğini göstermişti. Örneğin uyku sırasında, her günün anıları uzun süreli bellek depolaması için konsolide edildiğinde, hipokampal nöronlar, EEG tarafından grafik olarak yakalandığında aldığı şekle göre adlandırılan “keskin dalga dalgalanması” adı verilen döngüsel bir faaliyet patlamasına girerler. elektrotlarla beyin aktivitesini kaydeden teknoloji.

Buzsáki’nin laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan ilk yazar Roman Huszár, “Sonuçlarımız, aynı gün doğan nöronların aynı işbirliği halindeki düzeneklerin bir parçası haline geldiğini ve aynı keskin dalga dalgalarına katıldığını ve aynı anıları temsil ettiğini gösteriyor” diyor. “Bu ilişkiler ve kodladıkları önceden ayarlanmış şablonlar, hipokampal işlev için önemli bir etkiye sahiptir: bir yer veya olay hakkında bir hafızanın depolanması.”

Ekip, ilerlemeye devam ederken, farklı beyin bölgelerinde aynı doğum günü nöronlarında aktif olan genleri tanımlamak ve bunların hafıza oluşumu ve davranışındaki rollerini test etmek için ek deneyler planlıyor.

Buzsáki ve Huszár ile birlikte, çalışmanın diğer yazarları NYU Sinirbilim Enstitüsü’nden Yunchang Zhang ve New York Üniversitesi Sinir Bilimi Merkezi; ve Columbia Üniversitesi Nörobilim Bölümü ve Zuckerman Zihin Beyin Davranış Enstitüsü’nden Heike Blockus. Çalışmanın finansmanı, Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından sağlanan RO1 MH122391 ve U19 NS107616 tarafından sağlanmıştır.