ملخص: ألقى الباحثون الضوء على العملية غير المدروسة إلى حد كبير للتقليم التشابكي في نمو الدماغ ، وذلك باستخدام الخلايا التاجية للفأر ، وهي نوع من الخلايا العصبية في نظام حاسة الشم. يكشف البحث أن الخلايا العصبية التي تتلقى إشارة ناقل عصبي محمية بمسارات كيميائية محددة بينما يتم تشغيل التشعبات الأخرى من نفس الخلية للخضوع للتقليم.
تكشف الدراسة عن نظام “حماية / عقاب” دقيق يحكم التقليم المتشابك. يمكن أن يساعد فهم هذه العملية في فهم الاضطرابات العصبية الفسيولوجية مثل الفصام والتوحد.
يسلط الضوء:
- الغلوتامات ، وهو ناقل عصبي ، أمر بالغ الأهمية في التقليم التشابكي. عندما يرتبط الغلوتامات بمستقبل NMDAR الخاص به في التغصنات ، فإنه يثبط جزيء يسمى RhoA ، وهو جزء من آلية التقليم ، وبالتالي يحمي هذا التغصن من التقليم.
- تخضع التشعبات التي لا تتلقى الإشارة المباشرة من الغلوتامات لعملية إزالة الاستقطاب التي تؤدي إلى تنشيط RhoA ، وبالتالي يفضل تقليمها. يوفر هذا الاكتشاف نظرة ثاقبة حول كيفية الحفاظ على بعض الوصلات العصبية بينما يتم التخلص من البعض الآخر أثناء التطور.
- استخدم الباحثون الخلايا التاجية من الفئران في دراستهم لأنها تتغير من وصلات متعددة إلى واحدة قوية أثناء التطور ، مما يعكس عملية التقليم التي تظهر في السياق الأكبر لنمو الدماغ.
مصدر: جامعة كيوشو
اكتشف باحثون في جامعة كيوشو آليات مرحلة أساسية ولكن تم التقليل من شأنها من نمو الدماغ: التقليم التشابكي.
باستخدام الخلايا التاجية للفأر ، وهي نوع من الخلايا العصبية في نظام حاسة الشم ، اكتشف الفريق أنه عندما تتلقى الخلايا العصبية إشارة ناقل عصبي ، فإن التغصنات المستقبلة تحميها سلسلة من المسارات الكيميائية. في الوقت نفسه ، يؤدي نزع الاستقطاب إلى تحريض التشعبات الأخرى لنفس الخلية على اتخاذ مسار مختلف يعزز التقليم.
تم نشر دراستهم في المجلة خلية التطوير.
إن كيفية اتصال الخلايا العصبية وإعادة تشكيلها هي مسألة أساسية في علم الأحياء العصبية. يكمن المفهوم الرئيسي وراء الشبكات المناسبة في تكوين وتقوية اتصال الخلايا العصبية بالخلايا العصبية الأخرى مع التخلص من الخلايا العصبية الزائدة وغير الصحيحة.
العبارة الشائعة في إعادة تصميم الدوائر العصبية هي “أطلق النار معًا ، سلك معًا” و “خارج المزامنة ، تفقد الاتصال”. يصف الأول كيف تميل الخلايا العصبية التي تنقل الإشارات بينها إلى تقوية الروابط ، بينما يوضح الثاني أنه بدون الإشارة المذكورة ، فإن هذا الاتصال ينخفض ”، كما يوضح البروفيسور تاكيشي إيماي من كلية العلوم الطبية في جامعة كيوشو ، الذي قاد الدراسة .
“إنها عملية تنقية ضرورية للنضج الصحيح للدماغ.”
على مدى عقود ، استكشف الباحثون ، بمن فيهم البروفيسور إيماي ، العملية الأساسية لكيفية تكوين الخلايا العصبية وتقوية روابطها. ومع ذلك ، كان هناك عيب كبير في العملية لم ينظر إليه سوى قلة من الناس: كيف يتم القضاء على الاتصالات.
“إزالة الروابط العصبية ، ما نسميه التقليم ، كان شيئًا يعرفه ويلاحظه الجميع في هذا المجال. يقول المؤلف الأول ساتوشي فوجيموتو: “إذا نظرت إلى الأدبيات ، كان هناك نقص في الدراسة حول الآلية الدقيقة التي قادت العملية”.
يحدث التخلص من الاتصالات في كل مكان في الجهاز العصبي ، على سبيل المثال في الوصلات العصبية العضلية ، الخلايا العصبية التي ترسل إشارات إلى عضلاتك للحركة. في البداية ، تتلقى ألياف العضلات معلومات من العديد من الخلايا العصبية الحركية.
مع نموك ، يتم تحسين هذه الاتصالات ، ويتم تقوية بعضها ويتم التخلص من البعض الآخر ، حتى تتصل خلية عصبية واحدة بألياف عضلية. هذا هو السبب في أنك تعاني من صعوبة في التحكم والتنسيق الحركي في سن مبكرة.
قررنا دراسة ما يحدث بالضبط في الخلايا العصبية أثناء إعادة البناء. لذلك فكرنا في استخدام الخلايا التاجية للفأر ، وهي نوع من الخلايا الموجودة في البصلة الشمية ، وهي مركز الدماغ المسؤول عن حاسة الشم لدينا. في البالغين ، تمتلك الخلايا التاجية وصلة واحدة بمحطة إشارات تسمى الكبيبة. لكن في وقت مبكر من التطور ، ترسل الخلايا التاجية فروعًا إلى العديد من الكبيبات ، “كما يقول فوجيموتو.
بمرور الوقت ، يتم تقليم هذه الفروع لتترك اتصالًا قويًا واحدًا. في النهاية ، لا تستطيع الخلايا التاجية سوى اكتشاف نوع معين من الرائحة.
أولاً ، وجد الفريق أن الموجات العفوية للناقل العصبي الغلوتامات في البصلة الشمية سهلت تقليم التغصنات. ثم ركز الفريق على مسارات الإشارات الداخلية للخلية التاجية. ما وجدوه كان آلية حماية / عقاب فريدة من شأنها أن تعزز بعض الروابط وتبدأ في تقليم الآخرين.
وجدنا أنه في الخلايا التاجية ، كانت إشارات الجلوتامات ضرورية للتقليم. عندما يرتبط الغلوتامات بمستقبل NMDAR الخاص به في التغصنات ، فإنه يثبط جزيء آلية التقليم المسمى RhoA ، ”يتابع فوجيموتو. “إشارة” أنقذني “هذه مهمة لحمايتها من التقليم.”
عند دخول الجلوتامات ، تزيل الخلية التاجية أيضًا الاستقطاب وتطلق إشارة. وجد الفريق أيضًا أن إزالة الاستقطاب تؤدي إلى تنشيط RhoA في التشعبات الأخرى للخلية نفسها ، مما يؤدي إلى عملية التقليم. ببساطة ، فإن التغصنات التي تستقبل الإشارة المباشرة من الغلوتامات محمية ، في حين يتم تقليم التشعبات الأخرى.
يقول إيماي: “إن إشارة” العقاب “هذه لإزالة المشابك العصبية تعمل فقط على نقاط الاشتباك العصبي غير المحمية ، وتوضح كيف أن الاتصال القوي فقط هو الفائز وأن جميع وسطاء الإدخال الضعفاء والصاخبين يصبحون خاسرين”.
تكشف نتائج الفريق عن رؤى جديدة لمرحلة مهملة ولكنها حرجة من التطور العصبي.
إن التقليم الصحيح للوصلات العصبية لا يقل أهمية عن تقوية الشبكة. إذا حدث خطأ بطريقة أو بأخرى ، يمكن أن يؤدي إلى أنواع مختلفة من الاضطرابات العصبية الفسيولوجية. تم ربط عدد قليل جدًا من الروابط بمرض انفصام الشخصية ، بينما تم العثور على العديد من الروابط لدى الأشخاص الذين يعانون من اضطرابات طيف التوحد ، على سبيل المثال. قال إيماي.
“لفهم هذه الأنواع من الأمراض ، نحتاج إلى النظر بعناية في كل مرحلة من مراحل التطور.”
حول هذا أخبار أبحاث علم الأعصاب
الكاتب: ريموند كونيكان ترهون
مصدر: جامعة كيوشو
اتصال: جامعة كيوشو
صورة: تُنسب الصورة إلى أخبار العلوم العصبية
البحث الأصلي: حرية الوصول.
“الحماية المحلية المعتمدة على النشاط والتحكم في التثبيط الجانبي في المنافسة المشبكية في تطور الخلايا التاجية في الفئرانبواسطة Takeshi Imai et al. خلية التطوير
خلاصة
الحماية المحلية المعتمدة على النشاط والتحكم في التثبيط الجانبي في المنافسة المشبكية في تطور الخلايا التاجية في الفئران
في تطوير الأدمغة ، تسهل إعادة النمذجة المعتمدة على النشاط تشكيل اتصال عصبي دقيق. من المعروف أن المنافسة المشبكية تسهل القضاء على المشابك ؛ ومع ذلك ، فمن غير المعروف كيف تتنافس نقاط الاشتباك العصبي المختلفة داخل خلية ما بعد المشبك.
هنا ، نتحرى كيف تقوم الخلية التاجية الموجودة في لمبة الفأر الشمية بتقليم جميع التشعبات الأولية باستثناء واحدة أثناء عملية إعادة التشكيل التنموي. نجد أن النشاط التلقائي المتولد داخل البصلة الشمية ضروري.
نظهر أن المدخلات القوية للجلوتامات في التغصنات تؤدي إلى تغييرات خاصة بالفرع في نشاط RhoA لتسهيل تقليم التشعبات المتبقية: تقوم الإشارات المحلية المعتمدة على NMDAR بقمع RhoA لحمايتها من التقليم ؛ ومع ذلك ، فإن إزالة الاستقطاب العصبي اللاحق تحفز التنشيط على مستوى الخلايا العصبية لـ RhoA لتقليم التشعبات غير المحمية. تعد إشارات NMDAR-RhoA ضرورية أيضًا للمنافسة التشابكية في قشرة أسطوانة الفأر.
تُظهر نتائجنا مبدأً عامًا مفاده أن التثبيط الجانبي المعتمد على النشاط عبر المشابك يؤسس مجالًا تقبليًا منفصلاً للخلايا العصبية.