2023 Autor: Bailey Leapman | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-05-20 22:44
Neuronid kogevad õppimise ajal ulatuslikke muutusi dendriitides, väidavad Austini Texase ülikooli neuroteadlased uues uuringus, mis rõhutab nende rakupiirkondade olulist rolli õppimis- ja mäluprotsessides.
Uuringud, mis avaldati Internetis 23. oktoobril ja ajakirja Nature Neuroscience novembrinumbris, näitavad, et dendriitmembraanis jaotunud ioonikanalid muutuvad simuleeritud õppeülesande käigus ja see nõuab uute valkude kiiret tootmist.
"Meie uus töö toetab tugev alt ideed, et õppimine hõlmab muutusi dendriitides," ütleb dr Daniel Johnston, õppimise ja mälu keskuse direktor ning neuroteaduste instituudi professor.
Levastus võib aidata kaasa ka selliste seisundite, nagu epilepsia ja vanusega seotud mälukaotuse, mõistmise edusammudele ning osutada selliste seisundite võimalikele ravivõimalustele tulevikus.
Dendriidid – neuroniraku õhukesed oksataolised laiendused – saavad palju sisendeid teistelt neuronitelt, mis edastavad infot kontaktpunktide kaudu, mida nimetatakse sünapsideks. Palju tähelepanu on pööratud rollile, mida sünapsides toimuvad muutused mängivad õppimises. Need muutuvad viisil, mis muudab ühendatud neuronite jaoks teabe edastamise lihtsamaks.
Johnston ja tema kolleegid näitavad, et õppimine ja mälu ei hõlma tõenäoliselt muutusi mitte ainult sünapsides, vaid ka dendriitides. Nad leidsid, et h-kanalid, mis on jaotunud kogu dendriitmembraanis ja võimaldavad kaaliumi- ja naatriumioonide läbimist neuronisse ja se alt välja, muutuvad õppimise käigus.
"H-kanalid läbivad plastilisuse, mitte sünapsi lähedal, vaid tõenäoliselt kogu dendriitpuu ulatuses," ütleb Johnston.
Õppimise käigus toimunud muutuste registreerimiseks stimuleeriti roti hipokampuse (lühiajalise mälu jaoks oluline ajupiirkond) rakke elektriliselt, kasutades kõrgsagedusmustrit, mida nimetatakse teeta-pursketeks. Teeta-pursked jäljendavad elektrilist stiimulit, mis lööb läbi neuronite, kui loomad täidavad õppeülesannet. Teadlased leidsid, et teeta-pursketega stimuleerimisel näitasid hipokampuse neuronid h-kanali plastilisust ja h-kanali valkude sünteesi kiiret suurenemist.
Valgud toodeti roti hipokampuse neuronites 10 minuti jooksul, mis on rakkude jaoks üsna kiire, ütleb Johnston.
"See lükkab tõesti ümber selle, kui kiiresti suudab neuron toota uusi õppimiseks olulisi valke," ütleb ta.
Õppe- ja mäluuurijad teavad, et valkude süntees neuronites on seotud pikaajalise mäluga, sest valgusünteesi inhibiitorid blokeerivad loomadel pikaajalist mälu.
Johnston ütleb, et on võimalik, et neuron kasutab uusi valke dendriitmembraanis rohkemate h-kanalite ehitamiseks. Tal on tööhüpotees, et h-kanalid võivad aidata vastuvõtvaid neuroneid puhverdada informatsiooni edastavatelt neuronitelt tulevate sisendite tõkestamise ja ülestimuleerimise eest.
"H-kanali plastilisus muudab seda, kuidas kogu dendriitpuu reageerib sünaptilistele sisenditele," ütleb ta.
H-kanali plastilisus võib normaliseerida raku tulistamiskiirust.
"Kui rakke ei hoita normaalses töörežiimis, ei oleks õppimine nii tõhus, " ütleb Johnston. "H-kanali plastilisus võib hoida raku tööaknas, kus see saab jätkata õppimist."
