Een nieuwe studie toont aan dat de vorming van lagen cerebrale versnelt de ontwikkeling van neuronale circuits ook verrassenderwijs niet essentieel is voor de totstandbrenging van verbindingen functionele specificaties en celtype.

Het onderzoek van de afdeling Neurobiologie van Development bij het Instituut voor Psychiatrie, Psychologie en Neurowetenschappen, King's College London, benadrukt de rol van de niveaus in de hersenen.



Ons brein bevat miljarden neuronen verbonden door biljoenen synapsen. Ondanks dit enorme complexiteit van het patroon van verbindingen in de hersenen sterk geordend en stereotype tussen individuen van dezelfde soort.

Hebben gemeen organisatorische hersenen de rangschikking van synaptische verbindingen in lagen. Omdat de hersenen is georganiseerd op deze manier niet bekend.

Synapsen niet willekeurig verdeeld

Een aanwijzing voor de betekenis van de niveaus in de hersenen komt voort uit het feit dat synapsen willekeurig verdeeld zijn tussen de verschillende lagen. In plaats daarvan zal een bepaalde laag synapsen tussen specifieke neuronale subtypen leidt tot de vorming van lagen die synapsen met functionele eigenschappen vergelijkbaar bevatten bevatten.

Dus, het idee dat rollen van de zich ontwikkelende hersenen is een noodzakelijke stap voor de ontwikkeling van synapsen tussen specifieke neuronale subtypen, namelijk de lagen zodat celtype A verbindt enkel celtype B niet aan de cel type C en D, bijvoorbeeld.

Echter, er is weinig experimenteel bewijsmateriaal een rol lagen vaststelling celtype-specifieke verbindingen tussen neuronen.

Onderzoekers van de afdeling Neurobiologie van de ontwikkeling, Nikolas Nikolaou en Martin Meyer, die het visuele systeem van de zebravis als model systeem om nieuwe informatie over de rol van de niveaus in de hersenen te bieden. De belangrijkste visuele gebied van de zebravis hersenen, het optisch tectum, ontvangt input van het oog via de axonen van retinale ganglioncellen.

Twee zebravis embryo's 3-4 dagen van ontwikkeling. Credit Dr. Steve Wilson, Wellcome Images.

Deze axonen worden georganiseerd als een matrix laminaire hoge precisie binnen de tectum. In zebravismutanten dwalen, die een mutatie in het gen robo2 dragen, wordt de gelaagde rangschikking van RGC in het tectum verloren.

Circuits richting selectieve

De auteurs gebruikten de mutante dwalen te onderzoeken hoe het verlies van een gelaagde architectuur invloed op de functionele ontwikkeling van neurale verbindingen tussen de RGC axons en hun doel neuronen in het tectum. Het onderzoek gericht op het ontwikkelen van selectieve richting circuits waarmee het dier dat de voorwerpen in een richting.

Een verrassend resultaat van deze studie is dat relatief volwassen op straat larven van zebravissen de functionele eigenschappen van de circuits van de richting-selectief zijn identiek met die bij normale zebravis.

Wat meer is, de auteurs vinden dat RGC axonen waren in staat om verbinding te maken met hun doelgroep neuronen in de tectum verwacht mutant dwaalspoor.

Deze resultaten geven aan dat de vorming van lagen is niet nodig om verbindingen met de functionele en celtype stellen. Bovendien werd gevonden dat het gen rol robo2 was de groei van RGC axonen niet alleen maar hun doelneuronen rijden naar een gemeenschappelijk folie.

Als de niveaus zijn uiteindelijk niet nodig zijn voor de vorming van functionele neurale circuits dan wat zijn ze?

Een idee dat is het besturen van de groei van neuronen die overeenkomen met een gemeenschappelijk niveau, Robo2 vergemakkelijkt het contact tussen de neuronen. Een dergelijk mechanisme zou het proces van het samenstellen zodanig versneld.

Snelheid kwesties

Om dit idee te testen de auteurs uitgevoerd dezelfde reeks experimenten op veel jongere larvale zebravis. In deze jonge dieren had een diepe tekort in de ontwikkeling van richting-selectieve schakelingen.

Gezamenlijk suggereren deze resultaten dat een gelaagde neurale architectuur uiteindelijk niet nodig voor de goede elektrische koppeling van de circuits, maar dat de rollen is essentieel voor de ontwikkeling van dergelijke functionele neurale netwerken.

"Door te laten zien dat het lamineren versnelt de ontwikkeling van functionele circuits in de hersenen we experimenteel bewijs hebben geleverd, dat laat zien wat de lagen voor. Voor larvale zebravis, die nauw verbonden zijn met de visie om te overleven, de snelheid is echt belangrijk", zei hij eerste auteur Nikolas Nikolaou.

Martin Meyer, senior auteur van de studie, zei:

"Onze studie toont ook hoe verrassend plastic en flexibele ontwikkeling van de hersenen is. Het feit dat neuronen uiteindelijk elkaar kunnen vinden en tenslotte verbindingen vormen functioneel normaal wanneer het rollen signalen verloren was iets wat we niet verwacht. Misschien beseffen dat plasticiteit kan belangrijke informatie over hoe u beschadigde circuits door trauma of ziekte herstellen verkrijgen. "