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何百万もの「サイレントシナプス」が生涯学習の鍵となる可能性:ScienceAlert

新生児は、世界をナビゲートすることを学ぶにつれて、大量の新しい情報をすばやく保存する必要があります. サイレント シナプス (まだ神経伝達物質の活動をしていないニューロン間の未熟な接続) は、このような早い段階での迅速な情報の保存を可能にするデバイスであると考えられています。

生まれたばかりのマウスで数十年前に初めて発見されたこれらの潜在的な神経接合部は、動物が年を取るにつれて消失すると考えられていました。 米国マサチューセッツ工科大学の研究者による最近の研究では、この衰退は当初想定されていたほど極端ではない可能性があることがわかりました。

チームは、これらの潜在的なリンクを具体的に調べる予定はありませんでした。 代わりに、彼らは樹状突起と呼ばれる神経細胞の延長の位置に関する以前の研究を続けていました。

彼らは交渉したよりも少し多く得た. 樹状突起の写真を撮っただけでなく、フィラメント脚と呼ばれる無数の小さな糸のような突起が樹状突起から出てきました。

「私たちが最初に目にしたのは、非常に奇妙で予想外だったのですが、いたるところに糸のような脚がありました」 言う 論文の筆頭著者である MIT の神経科学者 Mark Harnett 氏。

通常、イメージングのために細胞を照らすために使用される蛍光グローに隠されていますが、研究者は開発された独自のイメージング技術を使用しました。 ちょうど去年 増幅された分析は、エピトープ保存タンパク質(eMAP)と呼ばれます。

この新しいイメージング プロセスでは、ゲルを使用してデリケートな細胞構造とタンパク質を所定の位置に保持し、研究者が組織を操作しながらそれらをよりよく研究できるようにします。

ウイルス 緑色蛍光タンパク質は、イメージングに関連する組織の照明を支援するために、2 つの雄マウスと 2 つの成体マウスで発現されます。 その後、一次視覚野を解剖し、1 ミリのスライスに分割してから、eMAP モノマー ヒドロゲル溶液でインキュベートし、ガラス スライドの間に取り付けました。

これにより、eMAP ソリューションが細胞構造を所定の位置に固定する時間が与えられ、研究者は蛍光樹状突起の超解像画像を撮影できるようになります。

研究チームは、2,234 個の樹状突起の拡大画像を使用して、成体マウスの脳には成体マウスには見られないフィロペディアが集中していることを初めて確認できました。

さらに、多くの構造には、成熟したシナプスから突き出た 2 つの神経伝達物質受容体のうちの 1 つしかありません。 2番目がなければ、それらは事実上、ニューロン間の「サイレント」ジャンクションでした.

次に、研究者は大人のサイレント シナプスを活性化できるかどうかを尋ねました。

彼らは、これが神経伝達物質のグルタミン酸を繊維状フィラメントの先端で放出し、10ミリ秒後に小さな電流を生成することによって可能であることを示しました.

この作用は数分以内にシナプスを「緩め」、失われた受容体の蓄積を刺激し、糸状仮足が隣接する神経線維との接続を形成できるようにします.

これらの受容体は通常、マグネシウム イオンによってブロックされますが、電流によって解放され、糸状仮足が別のニューロンからのメッセージを受信できるようになります。

チームは、サイレント シナプスを活性化することは、成熟したニューロンの樹状突起スパインの活動を変更するよりもはるかに簡単であることを発見しました。

研究者は現在、成体のヒトの脳組織にサイレントシナプスが存在するかどうかを研究しています。

「この論文は、私の知る限り、これが哺乳類の脳で実際にどのように機能するかを示す最初の真の証拠です」とHarnett氏は述べた. 言う.

「フィロポディアは、記憶システムを柔軟かつ堅牢にすることを可能にします。新しい情報を取得するには柔軟性が必要ですが、重要な情報を保持するには安定性も必要です。」

この論文は、 自然.

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