Oamenii de știință au descoperit o molecula care controleaza soarta neuronilor senzoriali maturi

Oamenii de stiinta de la Institutul Salk au descoperit ca rolul de neuroni care sunt responsabile pentru sarcini specifice in creier este mai flexibilă decât se credea anterior.

Prin studierea neuronii senzoriale la soareci, o echipa de oameni de stiinta a constatat ca modificarile într-o singură moleculă poate provoca o reorientare a neuronilor. De exemplu, un neuron, proiectat inițial pentru procesarea sunetului sau senzație tactilă, dar, în schimb începe să ia parte la procesul de vizibilitate.

Vecine neuronilor din talamus arătat în timpul formării legăturilor cu cortexul vizual (roșu) și cortexul somato. Celulele corpului vizibile (celule, similare cu steaua din dreapta jos) și axonii (procese merge în jos)

Aceasta descoperire, publicat 11 mai 2015 in revista PNAS, poate ajuta Neurologii intelege mai bine modul in care creierul este codificat arhitectura moleculara. Acesta poate oferi, de asemenea, calea pentru profilaxia sau tratamentul bolilor umane (cum ar fi autismul), la care există abateri semnificative ale structurilor cerebrale.

„Am descoperit un mecanism neașteptat, care oferă o plasticitate a creierului uimitor in neuroni senzoriale, perioada de maturare,“ - a declarat primul autor al studiului lui Andreas Zembritski, un coleg senior la Institutul Salk.

Acest mecanism - factorul de transcriere numit Lhx2, - care a fost inactivat in neuroni pot fi utilizate pentru a activa sau dezactiva gena pentru a modifica funcția neuronilor senzoriali la soareci. Acesta a fost cunoscut faptul că factorul Lhx2 este prezent în multe alte tipuri de celule, nu numai în creier, și că este necesar pentru dezvoltarea unor părți ale corpului fetale. Fără factor de animale Lhx2 mor de obicei in utero. Cu toate acestea, nu a fost cunoscut exact ceea ce factor Lhx2 afectează, de asemenea, celulele după naștere.

„Acest proces are loc atunci cand neuron ajunge la maturitate și nu mai divizat. Nu ne-am dat seama pana in acest studiu, relativ neuronii maturi pot fi reprogramate in acest fel, - spune autorul senior Dennis O'Leary, profesor la Institutul Salk si proprietarul Departamentului de Vincent J. Coates în neurobiologie moleculară .. - Aceasta descoperire ofera perspective noi cu privire la modul de a crea o arhitectură a creierului, și o abordare terapeutică potențială care afectează această structură ".

In celulele cortexul cerebral adiacente afișate în timpul creării compușilor cu cortexul vizual (culoare roșie) și cortexul somato (verde)

Oamenii de știință au crezut că neuronii în programarea a fost un proces instantaneu. Ei au crezut ca celulele stem care genereaza neuroni, ca funcțiile lor sunt programate, atunci când ajung la maturitate. Deși este adevărat, echipa de oameni de știință a descoperit că are nevoie de mai mult de o componentă: factor de transcriere Lhx2 în neuronii maturi, care in cele din urma controleaza soarta neuronilor.

Într-un studiu pe soareci, oamenii de știință au manipulat factorul Lhx2, pentru a crea un „comutator“ soarta neuronale la scurt timp după naștere (atunci cand neuronii mouse-ului sunt pe deplin formate și sunt considerate mature). Cercetatorii au observat modul în care factorul Lhx2 de neuroni instruit controlate plasate într-un câmp senzorial se ocupe de alte informații senzoriale, extinzând astfel o zonă în detrimentul alteia. Oamenii de știință încă nu știu, pentru a putea controla cu factori Lhx2 permit neuronilor să schimbe funcția lor pe toată durata de viață a organismului.

„Acest studiu ofera dovezi ca creierul este foarte plastic, acesta răspunde influenței genetice și epigenetice după naștere - a spus O'Leary. - Înainte de aplicarea clinică a descoperirilor în boli ale creierului este încă departe, dar acum avem un nou mod de a gândi la asta ".

Forebrain embrionar de șoarece arată neuroni modificate genetic în neocortex (portocaliu / galben). Celulele stem corticale si neuronilor din alte regiuni ale creierului au ramas neschimbate.

„Deoarece acest studiu a fost efectuat pe șoareci, nu știm intervalul de timp în care factorul Lhx2 va lucra in oameni, dar noi știm că după nașterea neuronilor din creierul copilului nu a fost încă decis funcția sa finală - acestea sunt încă în curs de dezvoltare legătură între ele. Ar putea dura ani de zile „, - a spus Zembritski.

„Cu toate acestea, această descoperire ar putea contribui la succesul de interventie timpurie la unii copii foarte mici diagnosticati cu autism - a adăugat Zembritski. - Dezvoltarea interconexiunilor din creier este determinată atât genetic și sub influența epigenetic și intervenția timpurie Mediu-care împiedică formarea de conexiuni incorecte poate fi un exemplu de mecanisme genetice și epigenetice convergente care sunt controlate de factorul Lhx2“.