Žinoma, kad žinduolių smegenyse esančių neuronų aktyvumas prisideda prie smegenų vystymosi ankstyvosiose vystymosi stadijose. Nors ankstesniuose neuromoksliniuose tyrimuose buvo surinkta įrodymų, patvirtinančių šią mintį, mastas, kuriuo ankstyvas neuronų aktyvumas reguliuoja nervų grandinių brendimą, dar nėra iki galo nustatyta.
Stanfordo universiteto ir Duke universiteto medicinos mokyklos mokslininkai atliko tyrimą, kuriame buvo tiriamas pelių smegenų neuronų indėlis formuojant ryšius tarp žievės regionų vystymosi metu. Jų išvados, paskelbtos m Neuronaspabrėžia pagrindinį neuronų vaidmenį pelės piriforminėje žievėje, smegenų srityje, kuri palaiko uoslės informacijos apdorojimą ir kodavimą, kuriant pasikartojančias nervų grandines.
„Mus domino bendras klausimas, kaip neuroninė veikla formuoja smegenų laidus vystymosi metu“, – „Medical Xpress“ pasakojo šio straipsnio autorius Liqun Luo. „Šis klausimas anksčiau buvo tiriamas atsižvelgiant į tai, kaip periferinė jutimo informacija, tokia kaip regėjimas ir lytėjimas, formuoja smegenų grandines, kurios apdoroja tokį periferinį įvestį. Tačiau mažai žinoma apie tai, kaip pačių smegenų veikla formuoja neurologinį vystymąsi ankstyvame gyvenime. “
Nustatyti, kurie neuronai yra aktyviausi besivystančiose žinduolių smegenyse, ypač prieš gimstant gyvūnui, iki šiol pasirodė labai sudėtinga. Luo ir jo kolegos neseniai sukūrė naują metodą, kuris gali būti naudojamas patikimai įvertinti neuronų aktyvumo lygį prenatalinėse ir ankstyvosiose pelių smegenyse, kurią jie pavadino tiksline rekombinacija aktyviose populiacijose (TRAP).
„Naudodami šią naują techniką, pirmiausia ištyrėme, kurie neuronai yra ypač aktyvūs embrionų smegenyse, prieš pelėms gaunant išorinį jutimo įvestį”, – sakė Luo. „Mes nustatėme, kad embrioninė uoslės žievė yra ypač aktyvi, ir nusprendėme išsiaiškinti, kokias funkcijas šie aktyvūs neuronai gali atlikti smegenų laiduose.”
Pirmiausia paklausėme, ar mūsų embrioniškai aktyvūs neuronai turi skirtingą ryšį smegenyse, nes tai dažnai gali duoti užuominų apie jų funkciją. Norėdami tai padaryti, išbandėme, ar embrioniškai aktyvūs neuronai yra labiau sujungti vienas su kitu, palyginti su netoliese esančiais kontroliniais neuronais, ir nustatėme, kad jie yra.
„Šie pradiniai eksperimentai buvo atlikti smegenų pjūvyje in vitro, o tai leido mums lengvai atlikti elektrofiziologinius įrašus“, – paaiškino Kevinas M. Franksas, vienas vyresnysis šio straipsnio autorius.
„Tada su jaunomis pelėmis in vivo išbandėme, prie kokių kvapų yra suderinti šie embrioniškai aktyvūs uoslės žievės neuronai. Įtarėme, kad jie gali būti ypač prisitaikę prie naujagimių aplinkos kvapų, tokių kaip motinos ir pieno kvapai, kurie yra svarbūs naujagimiui. pelės“.
Iš pradžių komanda iškėlė hipotezę, kad piriforminiai žievės neuronai, kurie buvo aktyvūs pelių embrionuose, labiausiai reaguotų į kvapus naujai gimusių jauniklių aplinkoje, pavyzdžiui, motinos piene. Tačiau jų išvados paneigė šią hipotezę, nes buvo nustatyta, kad šie uoslės žievės neuronai yra suderinti su daugeliu jutimo dirgiklių.
„Šis plataus ryšio ir plataus jutimo derinimo derinys leido mums daryti prielaidą, kad galbūt šių embrioniškai gimusių neuronų funkcija yra tinklo mazgas, svarbus siekiant palengvinti pačių uoslės žievės neuronų ryšį, vadinamąjį pasikartojantį ryšį. yra labai stiprus suaugusiųjų uoslės žievėje“, – sakė Franksas.
„Norint trumpai apibendrinti, mūsų eksperimentai (įskaitant in vivo šaudymo modelių analizę, reaguojant į kvapą ir jo nebuvimą bei dirbtinio aktyvavimo ir slopinimo pasekmes) tvirtai patvirtino šią hipotezę.
Tyrėjų surinktos išvados rodo, kad ankstyvas neuronų aktyvumas pelės piriforminėje žievėje vaidina pagrindinį vaidmenį subrendant intrakortikiniam ryšiui. Naujas atradimas, atsižvelgiant į daugumą ankstesnių tyrimų, buvo sutelktas į grandinių, dalyvaujančių pradiniame jutimo apdorojime, brendimą. informacija.
Užuot tiesiog patobulinę jutimo įvestis, neuronų aktyvumas gali formuoti pačios žievės architektūrą, o tai savo ruožtu daro įtaką smegenų jutimo įvestims.
„Mūsų tyrimas išplečia nervų veiklos vaidmenį smegenų laiduose“, – sakė pirmasis šio straipsnio autorius Davidas C. Wangas.
„Tai taip pat pateikia in vivo įrodymų apie „stebulės neuronus“ – ypač aktyvius neuronus, turinčius platų ryšį, apie kurį anksčiau buvo pranešta tik ex vivo – ir jų funkciją grandinės brendime. Šis pasikartojantis ryšys, kurį įtakoja mūsų centriniai neuronai, yra susijęs su įvairiais reiškiniais. apima jutiminės informacijos apdorojimą (ty panašių jutiminių įėjimų susiejimą arba skirtingų atskyrimą), taip pat išbėgantį sužadinimą priepuolių metu.
Naujausias Luo, Franks, Wang ir jų bendradarbių darbas rodo, kad palyginti nedidelė neuronų grupė gali turėti įtakos ankstyvam smegenų vystymuisi. Pažymėtina, kad komandos išvados buvo renkamos naudojant pažangiausius eksperimentinius metodus, įskaitant TRAP, in vivo neuronų aktyvumo registravimą ir neinvazinius optogenetinius metodus.
Neseniai atliktas tyrimas buvo bendradarbiavimo pastangos, kurios apjungė atskirų Stanfordo ir Duke tyrimų laboratorijų patirtį. Wang, medicinos mokslų daktaras / daktaras studentas, kuris tuo metu buvo Luo laboratorijos dalis, 8 mėnesius atliko eksperimentus in vivo Frankso laboratorijoje Duke universitete.
„Mūsų tyrimas parodo mokslinio bendradarbiavimo galią”, – sakė Wang. „Be Luo ir Franks laboratorijų patirties ir daugelio stimuliuojančių pokalbių tarp dviejų laboratorijų tai nebūtų buvę įmanoma.
Neseniai atliktas Wango, Frankso, Luo ir jų bendradarbių darbas gali greitai atverti kelią naujiems eksperimentams, kurių tikslas – toliau tirti pelių piriforminės žievės neuronų indėlį į smegenų grandinių brendimą. Tuo tarpu mokslininkai atlieka tolesnius tyrimus, tiria embrioniškai aktyvių neuronų funkciją kituose smegenų regionuose.
„Dabar taip pat nagrinėjame pogimdyminės patirties poveikį uoslės žievės laidams ir funkcijoms, ypač kvapo mokymosi ir atminties kontekste“, – pridūrė Franksas.