Молекула в мозжечке Шпоры Мозговые клетки Победители и проигравшие

Програнулин из клеток Пуркинье противодействует процессу обрезки в мозжечке.

Програнулин, полученный из клеток Пуркинье (ПК), противодействует удалению синапсов и усиливает самое сильное (победитель) восходящее волокно (CF). Progranulin воздействует на развитие синапсов CF от Постнатального дня с 11 по 16 независимо от Semaphorin3A, еще одной ретроградной сигнальной молекулы, которая противодействует элиминации синапсов CF. Програнулин, полученный из ПК, ретроградно действует на его предполагаемый рецептор Sort1 на CFs. Неудовлетворительные CFs поддерживаются сигналом progranulin-Sort1 и сигналом Semaphorin3A-PlexinA4, но в конечном итоге они обрезаются «сигналами элиминации», такими как Semaphorin7A и нейротрофическим фактором мозга (BDNF).

Источник: 2018 Масанобу Кано.

Впервые ученые из Токийского университета определили, что молекула, полученная из клеток Пуркинье в мозжечке под названием «програнулин», укрепляет самое сильное («победитель») восходящее волокно и противодействует устранению синапсов, которые обычно происходят в мозге после рождение. Хотя это исследование проводилось на мышах, исследователи предполагают, что дисфункция програнулина может привести к нетипичной «обрезке» нервных волокон и связок, которые лежат в основе различных неврологических расстройств у людей, начиная от аутизма и лобно-височной деменции. Результаты были опубликованы 1 февраля 2018 года в журнале Neuron.

• Что родители могут делать с помощью постельного белья?
• Бесплатно, чтобы быть здесь и сейчас
• Приходящая эра эмоционных машин
• Оружие или оружие не для психических заболеваний?
• Реальная проблема с «Токсической мужественностью»

Во время типичного раннего развития каждая клетка Пуркинье соединена с несколькими волокнами восхождения. По мере того, как здоровый мозжечок созревает, синаптические входы обычно устраняются до тех пор, пока в клетке Пуркинье не будет только одного восходящего волокна. И устранение избыточных синапсов, и укрепление важных синапсов являются ключом к оптимизации нашей нервной схемы как в жизни, так и в спорте.

К сожалению, некоторые генетические мутации и факторы окружающей среды могут нарушить обрезку и пластичность клеток Пуркинье, что может привести к слишком синаптическим связям или не достаточно. Быть на обоих концах этих крайностей может привести к множеству неврологических и нейропсихиатрических расстройств.

Если типичный процесс нервной обрезки нарушен – функции мозжечка не обтекаются – клетки Пуркинье могут легко закоротиться от слишком большого фонового шума и информационной перегрузки. Это помогает объяснить, почему дисфункция клеток Пуркинье лежит в основе многих симптомов, наблюдаемых при расстройстве спектра аутизма. (Более подробно см. «Аутизм, клетки Пуркинье и мозжечок переплетаются»).

• Мы должны сломать стигму потери слуха
• Природа против воспитания и кишечных бактерий?
• Lab-Grown Purkinje Neurons помогают расшифровать некоторые тайны аутизма
• Биология больше, чем тело
• Предотвращение злых дел

В идеале каждое восходящее волокно обеспечивает надежный, возбуждающий вход в мозжечок, который вызывает мощный импульс возбуждающего постсинаптического потенциала (EPSP) в соответствующей клетке Пуркинье. Эта динамика делает партнерство альпинистских волокон и клеток Пуркинье центральным для тонкой настройки и координации движений мышц, используемых в повседневной деятельности, при игре на музыкальном инструменте, обслуживании теннисного мяча и т. Д.

В дополнение к координированию моторных навыков растет количество доказательств того, что афферентные системы восходящего волокна играют ключевую роль в сенсорной обработке и когнитивных задачах, которые часто функционируют независимо от осознанного сознания. (Подробнее см. «Как мозг бессознательно управляет автоматизированными навыками?»)

Используя модель мозжечка мыши, которая была спроектирована без програнулина, Масанобу Кано и его лаборатория лаборатории Кано определили, что восходящие волокна были быстрее устранены в отсутствие этой молекулы (как видно на диаграммах выше).

«Среди множества лавинных волокон, иннервирующих каждую клетку Пуркинье в новорожденном мозжечке, одно волокно для восхождения укрепляется и поддерживается на протяжении жизни животного, тогда как другие восходящие волокна ослаблены и в конечном итоге устранены», – сказал Кано в своем заявлении. «Наша цель состояла в том, чтобы идентифицировать новую молекулу, участвующую в укреплении и поддержании единичных входов на волокнистый материал».

Основополагающий принцип нейропластичности основан на «использовании или потерях» типа «нейронного дарвинизма», который усиливает или ослабляет синаптические связи, основанные на целенаправленности каждой связи. Подобно тому, как выращивание дерева бонсай требует постоянной обрезки для перенаправления питательных веществ для укрепления определенных ветвей, нейронные связи обрезаются или питаются с помощью сложных молекулярных механизмов, которые усиливают или противодействуют росту.

Мозжечок (латынь для «маленького мозга» или «маленького церебра») в красном. «Мозжечник» – это сестра-слово «церебральный» и означает «относящийся к мозжечку или расположенный в мозжечке».

Источник: Википедия / База данных естественных наук

Каковы происхождение нейронного дарвинизма и концепция нейронной обрезки?

Одним из первых пионеров нейронного дарвинизма был исследователь Нобелевской премии Джеральд Эдельман. В 1978 году Эдельман выступил соавтором семантической книги «Разумный мозг: корковая организация» и «Групповая избирательная теория высшей мозговой функции» (MIT Press) с Верноном Б. Маунтакла из Школы медицины Джона Хопкинса, которую многие считают «Отцом Neuroscience «.

Теория «отбора нейронных групп» имеет три основных компонента:

1. Отбор развития: Анатомическая функциональная связь в мозге – это избирательное «механохимическое» событие, которое происходит на эпигенетическом уровне в раннем развитии.

2. Экспериментальный отбор: постнатальный поведенческий опыт усиливает или ослабляет синаптические связи между группами нейронов.

3. Регенерация: со временем различная степень усиления от «нейронного хора» облегчает пространственно-временную точность в ответ на реальные взаимодействия.

«Китайский вентилятор» Внешний вид клеток Пуркинье делает их очень отличительными

Клетки Пуркинье (которые являются крупнейшими и наиболее характерными нейронами в мозге человека) названы в честь Йоханнеса Пуркинье. Сначала он идентифицировал эти уникальные китайские веерообразные нейроны и их волокна в 1837 году. Доктор Пуркинье также был первым человеком, который определил, что каждый человек имеет уникальные отпечатки пальцев. У него была склонность к разоблачению, казалось бы, очевидных вещей, которые все остальные склонны игнорировать.

Рисунок клеток Пуркинье (A) и клеток гранул (B) из голубиного мозжечка Сантьяго Рамон и Кахал. Эта иллюстрация перепечатана на стр. 120 «Путь спортсмена: пот и биология блаженства» (St. Martin’s Press) в разделе под названием «Пуркинье-клетки: ключ к памяти мышц».

Источник: Сантьяго Рамон-и-Кахал, 1899. Институт Сантьяго Рамон-и-Кахал, Мадрид, Испания

Благодаря объективу спортивных достижений и максимальным физическим характеристикам важно, чтобы спортсмены осознавали ключевую роль, которую играют клетки Пуркинье и мозжечок в освоении тонко настроенных моторных навыков и неявной мышечной памяти.

Гипотеза «Диссметрия мысли» Шмахмана: мозжечка с мозжечком

Исторически сложилось так, что большинство экспертов полагали, что клетки мозжечка и Пуркинье не играют роли в немоторных церебральных процессах. Тем не менее, это устаревшее неправильное восприятие нашего «маленького мозга» и клеток Пуркинье быстро развивается.

Растет количество доказательств 21 века в поддержку новаторской гипотезы «Dysmetria of Thought» Джереми Шмахмана (1998), в которой утверждается, что конкретные области мозжечка тонко настраиваются и координируют наше мышление во многом так же, как и в других регионах мозжечок тонкой настройки и координации движения мышц.

Шмахманн является профессором неврологии в больнице Массачусетса Гарвардской медицинской школы и лидером мыслительной мысли о атаксии и мозжечке. Девизом его фонда MINDlink является «Подключение мозжечка к лекарствам».

«Синдром Шмахмана» (также известный как «Коребальный когнитивный аффективный синдром» или CCAS) относится к дефициту в когнитивных областях исполнительной функции, пространственного познания, языка и поведения, которые возникают из-за повреждения мозжечка.

Последнее открытие на клетках Пуркинье, програнулина и нейронного дарвинизма Кано и др. является значительным, поскольку исследователи указали на определенную молекулу, которая может либо усилить, либо противодействовать лавинным «победителям» и «проигравшим» во время процесса обрезки мозжечка.

«Наши результаты дают новое представление о роли програнулина в развивающемся мозге», – сказал Кано. «Мы продолжим поиск молекул, вовлеченных в элиминацию синапса в развивающемся мозжечке, и, в конечном счете, мы хотим выяснить все сигнальные каскады для устранения синапса».

Будущие исследования Масанобу Кано и его команды будут сосредоточены на том, как эффективно манипулировать молекулой програнулина. Хотя так много о клетках мозжечка и Пуркинье остается загадкой, исследователи из Лаборатории Кано оптимистичны, что когда-нибудь вмешательства, которые влияют на передачу програнулина, могут помочь лечить широкий спектр неврологических и нейропсихиатрических расстройств.

Рекомендации

Наофуми Уэсака, Манабу Абэ, Кохтару Конно, Майя Ямадзаки, Кадзуто Сакури, Такаки Ватанабе, Цу-Хьюи Као, Такаясу Микуни, Масахико Ватанабе, Кенджи Сакимура и Масанобу Кано. «Retrograde Signaling от Progranulin to Sort1 противодействует ликвидации синапса в развивающемся мозжечке». (Опубликовано: 1 февраля 2018 г.) Neuron DOI: 10.1016 / j.neuron.2018.01.018

Джереми Д. Шмахманн и Джанет К. Шерман. «Коребальный когнитивный аффективный синдром». Мозг: журнал неврологии (1998) DOI: 10.1093 / brain / 121.4.561

Schmahmann, Jeremy D. «Дисспектрия мысли: клинические последствия мозжечковой дисфункции для познания и влияния». Тенденции в когнитивных науках (1998) DOI: 10.1016 / S1364-6613 (98) 01218-2