Per daug sinaptinių jungčių smegenyse sukelia problemų

Vašingtono universiteto Medicinos mokyklos Sent Luise neurologų atliktas naujas tyrimas dėl per daug sinapsinių jungčių pelės smegenyse patvirtina ankstesnius žmonių tyrimus apie autizmo spektro sutrikimus (ASD) ir smegenėles. Tyrėjai išsiaiškino, kad pelės, turinčios su autizmu susijusių genų, turinčių per daug smegenėlių sinapsėms taip pat buvo didžiulių sunkumų mokantis naujų motorinių įgūdžių. (Smegenėlių yra seserinis žodis smegenų ir reiškia „susijęs su smegenėlėmis arba esantis jose“.)

Vašingtono universiteto mokslininkai spėja, kad per daug sinapsinių smegenėlių jungčių sutrikdo bendravimą smegenėlėse, o tai gali būti autizmo priežastis. Šios išvados buvo paskelbtos internete, lapkričio 2 d., žurnale Gamtos komunikacijos.

Šiame tyrime mokslininkai sutelkė dėmesį į specifinį su autizmu susijusį geną, vadinamą „ubikvitinu RNF8”, kuris reguliuoja sinapsinių jungčių skaičių smegenyse. Jaunos pelės be RNF8 geno sukūrė per daug sinapsinių jungčių smegenyse. Laikui bėgant mokslininkai atliko keletą mokymosi eksperimentų su šiomis pelėmis, palyginti su kitomis pelėmis, turinčiomis RNF8 geną.

Smegenėlės yra atsakingos už variklio valdymo ir pusiausvyros koregavimą. Pažymėtina, kad jaunos pelės, turinčios ir be RNF8 smegenėlių geną, neturėjo jokių akivaizdžių problemų dėl reguliarių judesių: kai jos slankiojo aplink narvus, atrodė, kad visos pelės buvo koordinuotos.

Tačiau netikėtas atradimas, kai tyrėjai specialiai išbandė visų pelių gebėjimą išmokti naujų motorinių įgūdžių, pvz., akių mirksėjimo testą arba balansavimo veiksmą su riedėjimo cilindru, pelės be RNF8 geno ir per daug. sinapsiniai ryšiai sutriko ir apgailėtinai žlugo. Kita vertus, pelės, turinčios RNF8 geną ir mažiau sinapsinių jungčių smegenyse, greitai įvaldė šiuos naujus motorinius įgūdžius.

Vyresnysis autorius Azadas Bonni, vadovaujantis Vašingtono universiteto Medicinos mokyklos Sent Luise Neurologijos katedrai ir Bonni laboratorijos direktorius, pareiškime sakė:

„Šis tyrimas iškelia galimybę, kad autizmu sergančių pacientų smegenyse gali būti per daug sinapsių. Galbūt manote, kad turint daugiau sinapsių smegenys veiktų geriau, bet neatrodo, kad taip yra. Padidėjęs sinapsių skaičius sukelia nesusipratimą tarp besivystančių smegenų neuronų, kurie yra susiję su mokymosi sutrikimais, nors mes nežinome, kaip tai padaryti.

Nors priežastinis ryšys tarp smegenėlių ir autizmo išlieka mįslingas, daugybė kitų žmonių ir gyvūnų tyrimų koreliavo netipinį funkcinį ryšį ir smegenėlių struktūrinius sutrikimus su autizmu.

Dar visai neseniai dauguma medicinos ekspertų manė, kad smegenėlės yra susijusios tik su motorinių įgūdžių tobulinimu, pusiausvyros palaikymu ir raumenų atmintimi, reikalinga tokiai veiklai kaip važiavimas dviračiu. Tačiau vis daugėja įrodymų, kad smegenėlės gali padėti tiksliai sureguliuoti mūsų mintis ir emocijas taip pat, kaip koreguoja mūsų motorinius judesius, kaip Jeremy Schmahmann iš Harvardo medicinos mokyklos teigia savo hipotezėje „Minties dismetrija“.

Neuroninis darvinizmas ir sinapsių genėjimas yra raktas į neuroplastiškumą

Ankstyvojo vaiko vystymosi metu pastoliai klojami įvairiuose regionuose ir tarp jų visas smegenys – apima abu smegenėlių pusrutulius (lot. „mažos smegenys“) ir abu smegenų pusrutulius (lot. „smegenys“). Tai sukuria struktūrinį pagrindą būsimiems neuroniniams tinklams, kurie bus apkarpyti per neuroninį darvinizmą arba sustiprinti sinapsiniu „ugnies ir vielos“ procesu. Idealiu atveju smegenys apkarpo nereikalingas sinapsines jungtis, kad sumažintų netvarką ir supaprastintų smegenų funkciją, o tai optimizuoja minčių ir judesių sklandumą.

Bendra prielaida, kad turint daugiau sinapsių šaudymo visada reiškia, kad geresnė smegenų funkcija yra neuromitas. Tiesą sakant, kaip minėta anksčiau, per daug nervinių jungčių ir sinapsinių darinių trukdo motoriniam mokymuisi, o sumažėjęs nervinis aktyvumas įvaldant naują įgūdį yra susijęs su greitesniu mokymusi.

2014 m. Čikagos universiteto medicinos centro atliktas tyrimas parodė, kad Purkinje ląstelių genėjimo proceso sutrikimas smegenyse buvo susijęs su sumažėjusiu jaunų pelių motorinio mokymosi gebėjimu. Naudodami autizmo pelės modelį, mokslininkai tiksliai nustatė, kad Purkinje ląstelių gebėjimas slopinti sinapsinį ryšį buvo labai sumažintas esant į autizmą panašiems sutrikimams. Purkinje ląstelės arba sustiprina, arba mažina jų sinapsių efektyvumą. Purkinje ląstelių slopinimas yra labai svarbus norint įvaldyti sudėtingus smulkius motorinius įgūdžius, tokius kaip grojimas muzikos instrumentu, teniso kamuoliuko padavimas, spausdinimas liečiamu būdu nežiūrint į klaviatūrą ir kt.

Įdomu tai, kad Purkinje ląstelių hiperaktyvumas tiek pelėms, tiek žmonėms yra susijęs su sutrikusiu sinapsiniu genėjimu smegenyse. UChicago mokslininkai taip pat padarė išvadą, kad per didelis sinapsinis ryšys trukdo smegenėlėms automatiškai sureguliuoti raumenų judesius, reikalingus skysčių ir koordinuotam motoriniam mokymuisi.

Pareiškime tyrimo vyresnysis autorius Christianas Hanselis, Čikagos universiteto neurobiologijos profesorius ir Hansel Lab įkūrėjas, sakė:

„Mes nustatėme sinapsinius sutrikimus, kurie gali turėti įtakos motorinėms problemoms, paprastai pastebimoms autizmu sergantiems vaikams. Autizmas kartais apibūdinamas kaip intensyvus pasaulio sindromas – per daug, per stiprūs sužadinimo ryšiai, dėl kurių sustiprėja jutimo įvestis. Mūsų tyrimo rezultatai gali atskleidė šį reiškinį. Atrodo, kad neefektyvus sinapsinis genėjimas yra dažnas autizmo motyvas.

Taip pat 2015 m. atliktame tyrime San Diego valstijos universiteto (SDSU) pažinimo neurologai nustatė, kad vaikų ir paauglių, turinčių autizmo spektro sutrikimų, funkcinis ryšys tarp smegenėlių ir smegenų motorinės žievės buvo „pernelyg susietas“.

SDSU mokslininkai taip pat nustatė, kad per didelis smegenėlių ir smegenų sensomotorinių regionų ryšys sutrikdė mokymąsi ir pažinimą. Atrodo, kad vaikų, sergančių ASD, nervinės komunikacijos linijos gali būti monopolizuotos sensomotorinėmis jungtimis, kol aukštesnio laipsnio kognityvinis funkcinis ryšys turės galimybę integruotis su kitais ryšių tinklais visose smegenyse.

Tai įdomūs laikai smegenėlių tyrimams. Naujausios technologijos pradeda padėti neurologams iššifruoti paslaptingą smegenėlių vaidmenį bendrai smegenų funkcijai, motoriniam mokymuisi ir pažinimui. Be to, reikia daug daugiau tyrimų, kad iš tikrųjų suprastume, kaip sinapsinės smegenėlių jungtys veikia autizmo spektro sutrikimus ir palengvina mokymąsi. Sekite naujausius empirinius smegenėlių tyrimus.