Co je synaptické prořezávání?

Obsah

• Definice
• Jak funguje synaptické prořezávání?
• Kdy dochází k synaptickému prořezávání?
• Počáteční embryonální stádium do 2 let
• Věky 2 až 10 let
• Dospívání
• Raná dospělost
• Vysvětluje synaptické prořezávání nástup schizofrenie?
• Je synaptické prořezávání spojeno s autismem?
• Kam směřuje výzkum synaptického prořezávání?

Definice

Synaptické prořezávání je přirozený proces, ke kterému dochází v mozku od raného dětství do dospělosti. Během synaptického prořezávání mozek eliminuje další synapse. Synapsy jsou struktury mozku, které umožňují neuronům přenášet elektrický nebo chemický signál do jiného neuronu.

Synaptické prořezávání je považováno za mozkový způsob odstraňování spojení v mozku, která již nejsou zapotřebí. Vědci se nedávno dozvěděli, že mozek je více „plastický“ a tvarovatelný, než se dříve myslelo. Synaptické prořezávání je způsob, jak si naše tělo udržuje efektivnější funkci mozku, jak stárneme a učíme se nové komplexní informace.

Jelikož se o synaptickém prořezávání dozví více, mnoho vědců si také klade otázku, zda existuje souvislost mezi synaptickým prořezáváním a nástupem určitých poruch, včetně schizofrenie a autismu.

Jak funguje synaptické prořezávání?

V kojeneckém věku dochází k velkému růstu mozku. Během raného vývoje mozku dochází k explozi synapse mezi neurony. Toto se nazývá synaptogeneze.

Toto rychlé období synaptogeneze hraje zásadní roli v učení, formování paměti a adaptaci v raném věku. Ve věku přibližně 2 až 3 let dosáhne počet synapsí nejvyšší úrovně. Ale pak krátce po tomto období synaptického růstu začne mozek odstraňovat synapse, které již nepotřebuje.

Jakmile mozek vytvoří synapsi, může být buď zesílen, nebo oslaben. To záleží na tom, jak často se synapse používá. Jinými slovy, proces se řídí zásadou „použijte ji nebo ji ztraťte“: Synapse, které jsou aktivnější, jsou posíleny a synapse, které jsou méně aktivní, jsou oslabeny a nakonec prořezány. Proces odstraňování irelevantních synapsí během této doby se označuje jako synaptické prořezávání.

Rané synaptické prořezávání je většinou ovlivněno našimi geny. Později to vychází z našich zkušeností. Jinými slovy, to, zda je synapse prořezána, je ovlivněno zkušenostmi, které má vyvíjející se dítě s okolním světem. Konstantní stimulace způsobí, že synapse rostou a stávají se trvalými. Ale pokud dítě dostane malou stimulaci, mozek si udrží méně těchto spojení.

Kdy dochází k synaptickému prořezávání?

Načasování synaptického prořezávání se liší podle oblasti mozku. Některé synaptické prořezávání začíná velmi brzy ve vývoji, ale nejrychlejší prořezávání se děje zhruba mezi 2 a 16 lety.

Počáteční embryonální stádium do 2 let

Vývoj mozku v embryu začíná jen několik týdnů po početí. V sedmém měsíci těhotenství začíná plod vydávat vlastní mozkové vlny. Během této doby mozek vytváří nové neurony a synapsie extrémně vysokou rychlostí.

Během prvního roku života roste počet synapsí v mozku kojence více než desetkrát. Ve věku 2 nebo 3 má dítě asi 15 000 synapsí na neuron.

Ve zrakové kůře mozku (část zodpovědná za vidění) produkce synapsí dosáhne svého vrcholu přibližně ve věku 8 měsíců. V prefrontální kůře se nejvyšší úrovně synapsí vyskytují někdy během prvního roku života. Tato část mozku se používá pro celou řadu složitých chování, včetně plánování a osobnosti.

Věky 2 až 10 let

Během druhého roku života dramaticky klesá počet synapsí. Synaptické prořezávání probíhá velmi rychle ve věku od 2 do 10 let. Během této doby je odstraněno asi 50 procent dalších synapsí. Ve zrakové kůře pokračuje prořezávání až do věku asi 6 let.

Dospívání

Synaptické prořezávání pokračuje v dospívání, ale ne tak rychle jako dříve. Celkový počet synapsí se začíná stabilizovat.

Zatímco si vědci kdysi mysleli, že mozek prořezává synapse pouze do raného dospívání, nedávný pokrok objevil druhé období prořezávání během pozdní adolescence.

Raná dospělost

Podle novějšího výzkumu synaptické prořezávání skutečně pokračuje do rané dospělosti a zastaví se někdy na konci 20. let.

Je zajímavé, že během této doby se prořezávání většinou odehrává v mozkové prefontální kůře, která je součástí mozku silně zapojenou do rozhodovacích procesů, rozvoje osobnosti a kritického myšlení.

Vysvětluje synaptické prořezávání nástup schizofrenie?

Výzkum, který se zabývá vztahem mezi synaptickým prořezáváním a schizofrenií, je stále v raných fázích. Teorie spočívá v tom, že schizofrenní mozky jsou „přeřezány“ a toto přeřezávání je způsobeno genetickými mutacemi, které ovlivňují proces synaptického prořezávání.

Například když se vědci podívali na obrazy mozků lidí s duševními poruchami, jako je schizofrenie, zjistili, že lidé s duševními poruchami měli méně synapsí v prefrontální oblasti ve srovnání s mozky lidí bez duševních poruch.

Poté analyzovaná posmrtná mozková tkáň a DNA od více než 100 000 lidí a zjistila, že lidé se schizofrenií mají specifickou genovou variantu, která může být spojena se zrychlením procesu synaptického prořezávání.

Je zapotřebí dalšího výzkumu k potvrzení hypotézy, že abnormální synaptické prořezávání přispívá k schizofrenii. I když je to ještě dlouhá cesta, synaptické prořezávání může představovat zajímavý cíl pro léčbu lidí s duševními poruchami.

Je synaptické prořezávání spojeno s autismem?

Vědci stále nezjistili přesnou příčinu autismu. Je pravděpodobné, že hraje více faktorů, ale v poslední době výzkum ukázal souvislost mezi mutacemi v určitých genech souvisejících se synaptickou funkcí a poruchami autistického spektra (ASD).

Na rozdíl od výzkumu schizofrenie, který teoretizuje, že mozek je „přeřezán“, vědci předpokládají, že mozek lidí s autismem může být „podřezán“. Teoreticky tedy toto podřezávání vede k nadměrné nabídce synapsí v některých částech mozku.

Při testování této hypotézy vědci zkoumali mozkovou tkáň 13 dětí a dospívajících s autismem nebo bez něj, kteří zemřeli ve věku 2 až 20 let. Vědci zjistili, že mozek dospívajících s autismem měl mnohem více synapsí než mozek neurotypických dospívajících . Malé děti v obou skupinách měly zhruba stejný počet synapsí. To naznačuje, že tento stav může nastat během procesu prořezávání. Tento výzkum ukazuje pouze rozdíl v synapsích, ale ne to, zda by tento rozdíl mohl být příčinou nebo následkem autismu, nebo jen asociací.

Tato teorie o prořezávání může pomoci vysvětlit některé běžné příznaky autismu, jako je přecitlivělost na hluk, světla a sociální zážitky, stejně jako epileptické záchvaty. Pokud bude pálit příliš mnoho synapsí najednou, člověk s autismem pravděpodobně zažije přetížení hlukem, spíše než vyladěnou mozkovou odezvu.

Minulý výzkum navíc spojoval autismus s mutacemi v genech, které působí na protein známý jako mTOR kináza. V mozcích pacientů s autismem bylo nalezeno velké množství hyperaktivního mTOR. Bylo také prokázáno, že nadměrná aktivita v dráze mTOR je spojena s nadměrnou produkcí synapsí. Jedna studie zjistila, že myši s hyperaktivním mTOR měly defekty v synaptickém prořezávání a vykazovaly sociální chování podobné ASD.

Kam směřuje výzkum synaptického prořezávání?

Synaptické prořezávání je nezbytnou součástí vývoje mozku. Zbavením se synapsí, které se již nepoužívají, se mozek s věkem stává efektivnějším.

Dnes většina myšlenek o vývoji lidského mozku čerpá z této myšlenky plasticity mozku. Vědci nyní hledají způsoby, jak řídit prořezávání pomocí léků nebo cílené terapie. Zkoumají také, jak využít toto nové chápání synaptického prořezávání ke zlepšení dětského vzdělávání. Vědci také studují, jak by tvar synapsí mohl hrát roli v mentálním postižení.

Proces synaptického prořezávání může být slibným cílem pro léčbu lidí s onemocněním, jako je schizofrenie a autismus. Výzkum je však stále v raných fázích.