Milioni di “sinapsi silenziose” possono essere la chiave per l’apprendimento permanente: ScienceAlert

I neonati hanno bisogno di memorizzare rapidamente enormi quantità di nuove informazioni mentre imparano a navigare nel mondo. Si ritiene che le sinapsi silenziose, le connessioni immature tra i neuroni che non hanno ancora attività di neurotrasmettitore, siano i dispositivi che consentono questa rapida memorizzazione delle informazioni nelle prime fasi della vita.

Scoperte per la prima volta decenni fa nei topi appena nati, si pensava che queste potenziali giunzioni neurali scomparissero man mano che gli animali invecchiano. Un recente studio condotto da ricercatori del Massachusetts Institute of Technology negli Stati Uniti ha rilevato che questa dissolvenza potrebbe non essere così estrema come inizialmente ipotizzato.

Il team non aveva in programma di esaminare in modo specifico questi potenziali collegamenti. Invece, stavano continuando il lavoro precedente sulle posizioni delle estensioni neuronali chiamate dendriti.

Hanno ottenuto un po’ più di quanto si aspettavano. Non solo ha scattato foto dei dendriti, ma anche di innumerevoli minuscole sporgenze filiformi che emergono da essi chiamate gambe filamentose.

“La prima cosa che abbiamo visto, il che era molto strano, e non ce lo aspettavamo, erano gambe fibrose ovunque”, Dice Il neuroscienziato del MIT Mark Harnett, primo autore dell’articolo.

Di solito nascosto nel bagliore di fluorescenza utilizzato per illuminare la cella per l’imaging, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica di imaging proprietaria sviluppata Proprio l’anno scorso L’analisi amplificata è chiamata proteina di conservazione dell’epitopo (eMAP).

Questo nuovo processo di imaging utilizza un gel per mantenere in posizione le delicate strutture cellulari e le proteine, consentendo ai ricercatori di studiarle meglio mentre manipolano i tessuti.

virus La proteina fluorescente verde è espressa in due topi maschi e due adulti per favorire l’illuminazione dei tessuti rilevanti per l’imaging. La loro corteccia visiva primaria è stata successivamente sezionata e divisa in fette da 1 millimetro prima di essere incubate in una soluzione di idrogel monomero eMAP e montata tra vetrini.

Ciò dà alla soluzione eMAP il tempo di fissare l’architettura cellulare in posizione, consentendo ai ricercatori di acquisire immagini in super risoluzione dei dendriti fluorescenti.

Armati di immagini ingrandite di 2.234 sporgenze dendritiche, i ricercatori sono stati in grado di vedere – per la prima volta – che il cervello dei topi adulti aveva concentrazioni di filopedia non osservate nei topi adulti.

Inoltre, molte strutture hanno solo uno dei due recettori dei neurotrasmettitori proiettati da una sinapsi matura. Senza il secondo, erano effettivamente giunzioni “silenziose” tra i neuroni.

Successivamente, i ricercatori hanno chiesto se le sinapsi silenziose degli adulti potessero essere attivate.

Hanno dimostrato che ciò era possibile rilasciando il neurotrasmettitore glutammato sulla punta dei filamenti filamentosi, producendo una piccola corrente elettrica dopo dieci millisecondi.

Questa azione “scioglie” le sinapsi in pochi minuti, stimolando l’accumulo dei recettori perduti e consentendo ai filopodi di formare una connessione con le fibre nervose vicine.

Questi recettori sarebbero normalmente bloccati dagli ioni di magnesio, ma la corrente li libera, permettendo al filopodia di ricevere un messaggio da un altro neurone.

Il team ha scoperto che l’attivazione di sinapsi silenziose era molto più facile che alterare l’attività delle spine dendritiche sui neuroni maturi.

I ricercatori stanno ora studiando se le sinapsi silenziose sono presenti nel tessuto cerebrale umano adulto.

“Questo documento è, per quanto ne so, la prima vera prova che questo è il modo in cui funziona effettivamente nel cervello dei mammiferi”, ha detto Harnett. Dice.

“Filopodia consente al sistema di memoria di essere flessibile e robusto. Hai bisogno di flessibilità per ottenere nuove informazioni, ma hai anche bisogno di stabilità per conservare informazioni importanti.”

Questo documento è stato pubblicato in natura.