"Клетки, которые срабатывают вместе, соединяются вместе. Ячейки, которые срабатывают не синхронно, теряют связь."
Другими словами, нервная клетка, которая срабатывает одновременно со своими соседями по нервным клеткам, совместно образует прочные, стабильные связи со своими клетками-партнерами.
С другой стороны, нервная клетка, которая срабатывает не синхронно со своими соседями, в конечном итоге дестабилизирует и разорвет свои связи. «Впервые у нас есть прямые доказательства в реальном времени, полученные в результате наблюдения за клетками мозга у интактного животного, которые подтверждают модель Хебба, но мы также предоставляем удивительные новые детали, фундаментально обновляющие модель для 21 века», — говорит доктор. Эдвард Рутхазер, старший исследователь исследования в Монреальском неврологическом институте и больнице — Neuro в Университете Макгилла и Медицинском центре Университета Макгилла.
Исследование, в котором использовалась многофотонная лазерная сканирующая микроскопия для наблюдения за клетками в головном мозге интактных животных, обнаружило, что асинхронное возбуждение, или «рассинхронизация», не только приводит к утрате клетками мозга способности вызывать возбуждение других клеток, но и неожиданно: также заставили их резко увеличить разработку новых ветвей в поисках более подходящих партнеров. «Удивительное и совершенно неожиданное открытие заключается в том, что даже несмотря на то, что ремоделирование нервных цепей в результате асинхронной стимуляции активно ослабляет связи, наблюдается увеличение на 60% ветвей аксонов, которые исследуют окружающую среду, но эти исследовательские ветви не являются долгоживущими», — сказал доктор. Ruthazer.
Доктор. Лаборатория Рутхазера составляет график формирования мозговых цепей во время развития в надежде лучше понять правила, которые контролируют здоровую мозговую проводку, и продвинуть методы лечения травм нервной системы и лечения расстройств нервного развития, таких как аутизм и шизофрения. Поразительно, но почти каждый 100 канадец страдает одним из этих расстройств, которые, по оценкам, обходятся канадской экономике более чем в 10 миллиардов долларов в год в дополнение к разрушительным последствиям для пациентов и их семей.
В развивающемся мозге изначально неточные связи между нервными клетками постепенно удаляются, оставляя связи более сильными и специфическими. Это уточнение происходит в ответ на шаблонную стимуляцию из окружающей среды. «То, как мы воспринимаем мир взрослыми, напрямую зависит от того, что мы видели, когда были моложе», — говорит доктор.
Ruthazer.
Доктор. Команда Рутхазера изучает развитие мозга головастиков Xenopus, которые обладают явным преимуществом прозрачности, что позволяет команде ясно видеть внутреннюю нервную систему.
Они разработали модель, которая позволяет им наблюдать ремоделирование нервных клеток in vivo в режиме реального времени и измерять эффективность связей между клетками. Оптические волокна использовались для стимуляции глаз головастиков различными световыми узорами, а также для визуализации и регистрации образования ветвей нервных клеток. Асинхронная стимуляция включала световые вспышки, поданные каждому глазу в разное время, тогда как синхронная стимуляция включала одновременную стимуляцию обоих глаз.
Важно отметить, что доктор.
Группа Рутхазера также начала идентифицировать молекулярные механизмы, лежащие в основе этих изменений в нервной системе. Они показывают, что стабилизация ветвей нервных клеток сетчатки, вызванная синхронным возбуждением, включает передачу сигналов ниже синаптической активации рецептора нейромедиатора, называемого рецептором N-метил-D-аспартата.
Напротив, усиленный исследовательский рост, который происходит при асинхронной активности, по-видимому, не требует активации этого рецептора.