قد تكون الملايين من “المشابك العصبية الصامتة” مفتاح التعلم مدى الحياة: ScienceAlert

يحتاج المواليد الجدد إلى تخزين كميات هائلة من المعلومات الجديدة بسرعة أثناء تعلمهم التنقل حول العالم. يُعتقد أن المشابك العصبية الصامتة – الروابط غير الناضجة بين الخلايا العصبية التي ليس لها نشاط ناقل عصبي حتى الآن – هي الأجهزة التي تسمح بتخزين المعلومات السريع هذا في وقت مبكر من الحياة.

اكتُشفت لأول مرة منذ عقود في الفئران حديثة الولادة ، وكان يُعتقد أن هذه التقاطعات العصبية المحتملة تختفي مع تقدم الحيوانات في العمر. وجدت دراسة حديثة أجراها باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الولايات المتحدة أن هذا التلاشي قد لا يكون متطرفًا كما هو مفترض في البداية.

لم يخطط الفريق للنظر على وجه التحديد في هذه الروابط المحتملة. بدلاً من ذلك ، كانوا يواصلون العمل السابق على مواقع امتدادات الخلايا العصبية المسماة التشعبات.

لقد حصلوا على أكثر قليلاً مما كانوا يساومون عليه. لم يقتصر الأمر على التقاط صور للتشعبات ، ولكن عددًا لا يحصى من النتوءات الصغيرة الشبيهة بالخيوط الخارجة منها تسمى أرجل خيطية.

“أول شيء رأيناه ، والذي كان غريبًا للغاية ، ولم نتوقعه ، هو وجود أرجل خيطية في كل مكان ،” يقول عالم الأعصاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مارك هارنيت ، المؤلف الأول في الورقة.

عادة ما يكون مختبئًا في وهج التألق المستخدم لإضاءة الخلية للتصوير ، استخدم الباحثون تقنية تصوير خاصة تم تطويرها العام الماضي فقط يسمى التحليل المكبر للحفاظ على الحاتمة للبروتين (eMAP).

تستخدم عملية التصوير الجديدة هذه مادة هلامية للمساعدة في تثبيت الهياكل الخلوية الدقيقة والبروتينات في مكانها ، مما يسمح للباحثين بدراستها بشكل أفضل أثناء التلاعب بالأنسجة.

الفيروسات يعبر عن بروتين الفلوريسنت الأخضر في اثنين من الذكور واثنين من الفئران البالغين للمساعدة في إضاءة الأنسجة ذات الصلة للتصوير. تم لاحقًا تشريح القشرة البصرية الأولية الخاصة بهم وتقسيمها إلى شرائح بحجم مليمتر واحد قبل أن يتم تحضينها في محلول مونومر هيدروجيل eMAP وتثبيتها بين الشرائح الزجاجية.

يمنح هذا حل eMAP وقتًا لتثبيت البنية الخلوية في مكانها ، مما سمح للباحثين بالتقاط صور فائقة الدقة للتشعبات الفلورية.

مسلحين بالصور المكبرة لـ 2234 نتوء شجيري ، تمكن الباحثون من رؤية – لأول مرة – أن أدمغة الفئران البالغة بها تركيزات من filopedia لم يسبق لها مثيل في الفئران البالغة.

ما هو أكثر من ذلك ، أن العديد من الهياكل لديها واحد فقط من اثنين من مستقبلات الناقلات العصبية المتوقعة من المشبك العصبي الناضج. بدون الثانية ، كانت بشكل فعال تقاطعات “صامتة” بين الخلايا العصبية.

بعد ذلك ، سأل الباحثون عما إذا كان يمكن تنشيط المشابك العصبية الصامتة للبالغين.

لقد أظهروا أن هذا كان ممكنًا عن طريق إطلاق الناقل العصبي الغلوتامات عند أطراف خيوط أرجل خيطية ، وإنتاج تيار كهربائي صغير بعد عشرة مللي ثانية.

هذا الإجراء “غير محكم” المشابك في غضون دقائق ، مما يحفز تراكم المستقبلات المفقودة ويسمح للفيلوبوديا بتشكيل اتصال مع الألياف العصبية المجاورة.

عادة ما يتم حظر هذه المستقبلات بواسطة أيونات المغنيسيوم ، لكن التيار يحررها ، مما يسمح لفيلوبوديا بتلقي رسالة من عصبون آخر.

وجد الفريق أن تنشيط المشابك الصامتة كان أسهل بكثير من تغيير نشاط الأشواك المتغصنة على الخلايا العصبية الناضجة.

يدرس الباحثون الآن ما إذا كانت المشابك الصامتة موجودة في أنسجة دماغ الإنسان البالغ.

“هذه الورقة ، على حد علمي ، أول دليل حقيقي على أن هذه هي الطريقة التي تعمل بها في الواقع في دماغ الثدييات ،” هارنيت يقول.

“تسمح Filopodia لنظام الذاكرة أن يكون مرنًا وقويًا. أنت بحاجة إلى المرونة للحصول على معلومات جديدة ، ولكنك تحتاج أيضًا إلى الاستقرار للاحتفاظ بالمعلومات المهمة.”

تم نشر هذه الورقة في طبيعة سجية.