Definicija
Sinaptička obrezivanje prirodan je proces koji se događa u mozgu između ranog djetinjstva i odrasle dobi. Tijekom sinaptičke obrezivanja, mozak eliminira dodatne sinapse. Sinapse su moždane strukture koje omogućuju neuronima da prenose električni ili kemijski signal na drugi neuron.
Sinaptičko obrezivanje smatra se načinom uklanjanja veza u mozgu koji više nisu potrebni. Nedavno su istraživači saznali da je mozak "plastičniji" i krvaviji nego što se prethodno mislilo. Sinaptičko obrezivanje naš je način održavanja efikasnije moždane funkcije kako staramo i učimo nove složene informacije.
Kako se više saznaje o sinaptičkoj obrezivanju, mnogi se istraživači pitaju postoji li veza između sinaptičkog obrezivanja i početka određenih poremećaja, uključujući shizofreniju i autizam.
Kako djeluje sinaptička obrezivanje?
Tijekom dojenačke dobi, mozak doživljava veliku količinu rasta. Dolazi do eksplozije tvorbe sinapse između neurona tijekom ranog razvoja mozga. To se naziva sinaptogeneza.
Ovo brzo razdoblje sinaptogeneze igra vitalnu ulogu u učenju, formiranju pamćenja i prilagodbi u ranom životu. U dobi od oko 2 do 3 godine, broj sinapsi dostiže vrhunsku razinu. No, ubrzo nakon tog razdoblja sinaptičkog rasta, mozak počinje uklanjati sinapse koje mu više nisu potrebne.
Jednom kada mozak formira sinapsu, može se ili ojačati ili oslabiti. To ovisi o tome koliko se često koristi sinapsija. Drugim riječima, proces slijedi princip "iskoristi ga ili izgubi": sinapse koje su aktivnije jačaju, a sinapse koje su manje aktivne slabe i na kraju se obrezuju. Postupak uklanjanja nevažnih sinapsi za to vrijeme naziva se sinaptičkim obrezivanjem.
Na ranu sinaptičku obrezivanje najviše utječu naši geni. Kasnije se temelji na našim iskustvima. Drugim riječima, na to da li se obrezuje sinapsa ili ne, utječu iskustva koja dijete razvija sa svijetom oko sebe. Konstantna stimulacija uzrokuje da sinapse rastu i postanu trajne. Ali ako dijete prima malo stimulacije, mozak će zadržati manje tih veza.
Kada nastaje sinaptička obrezivanje?
Vrijeme sinaptičkog obrezivanja razlikuje se od regije mozga. Neko sinaptičko obrezivanje počinje vrlo rano u razvoju, ali najbrže se obrezivanje događa između otprilike 2. i 16. godine.
Rani embrionalni stadij do 2 godine
Razvoj mozga u embriju započinje samo nekoliko tjedana nakon začeća. Do sedmog mjeseca trudnoće, fetus počinje emitirati vlastite moždane valove. Mozak stvara iznimno veliku brzinu novih neurona i sinapsi za to vrijeme.
Tijekom prve godine života broj sinapsi u mozgu novorođenčadi raste više nego desetostruko. Do 2. ili 3. godine života, novorođenče ima oko 15.000 sinapsi po neuronu.
U vidnom korteksu mozga (dijelu koji je odgovoran za vid) proizvodnja sinapse dostiže vrhunac u dobi od oko 8 mjeseci. U prefrontalnom korteksu, vršne razine sinapsi javljaju se negdje tijekom prve godine života. Ovaj se dio mozga koristi za mnoštvo složenih ponašanja, uključujući planiranje i osobnost.
U dobi od 2 do 10 godina
Tijekom druge godine života broj sinapsi dramatično opada. Sinaptička obrezivanje događa se vrlo brzo u dobi između 2 i 10 godina. Za to vrijeme otkloni se oko 50 posto dodatnih sinapsi. U vidnom korteksu obrezivanje se nastavlja do oko 6. godine života.
Mladost
Sinaptička obrezivanje nastavlja se kroz adolescenciju, ali ne tako brzo kao prije. Ukupni broj sinapsi počinje se stabilizirati.
Dok su istraživači jednom smatrali da mozak samo obrezuje sinapse do rane adolescencije, nedavni napredak otkrio je drugi period obrezivanja tijekom kasne adolescencije.
Rana odrasla dob
Prema novijim istraživanjima, sinaptičko obrezivanje zapravo se nastavlja u ranu odraslu dob i prestaje negdje u kasnim 20-ima.
Zanimljivo je da se za to vrijeme obrezivanje najčešće događa u prefontalnom korteksu mozga koji je dio mozga koji je jako uključen u procese donošenja odluka, razvoja osobnosti i kritičkog razmišljanja.
Objašnjava li sinaptičko obrezivanje početak shizofrenije?
Istraživanja koja proučavaju povezanost sinaptičkog obrezivanja i shizofrenije još su u ranim fazama. Teorija je da su mozgovi shizofrenih "pretjerano obrezani", a ovo prekomjerno obrezivanje uzrokovano je genetskim mutacijama koje utječu na sinaptički proces obrezivanja.
Na primjer, kad su istraživači pregledali slike mozga ljudi s mentalnim poremećajima, poput shizofrenije, otkrili su da ljudi s mentalnim poremećajima imaju manje sinapsi u predfrontalnoj regiji u usporedbi s mozgovima ljudi bez mentalnih poremećaja.
Zatim, veliko istraživanje analiziralo je obdukcijsko tkivo mozga i DNK više od 100.000 ljudi i otkrilo je da osobe sa šizofrenijom imaju specifičnu varijantu gena koja može biti povezana s ubrzanjem procesa sinaptičkog obrezivanja.
Potrebno je više istraživanja kako bi se potvrdila hipoteza da abnormalno sinaptičko obrezivanje pridonosi shizofreniji. Iako je ovo još daleko, sinaptička obrezivanje može predstavljati zanimljiv cilj za liječenje ljudi s mentalnim poremećajima.
Je li sinaptičko obrezivanje povezano s autizmom?
Znanstvenici još uvijek nisu precizirali točan uzrok autizma. Vjerojatno postoje brojni čimbenici, ali nedavno su istraživanja pokazala povezanost mutacija u određenim genima koji se odnose na sinaptičku funkciju i poremećaje iz autističnog spektra (ASD).
Za razliku od istraživanja o shizofreniji, koja teoretizira da je mozak "pretjerano podrezan", istraživači hipoteziraju da je mozak osoba s autizmom možda "podrezan". Teoretski, tada ovo podcjenjivanje dovodi do prekomjerne opskrbe sinapsama u nekim dijelovima mozga.
Da bi testirali ovu hipotezu, istraživači su pregledali tkivo mozga 13 djece i adolescenata sa i bez autizma koji su preminuli u dobi između 2 i 20 godina. Znanstvenici su otkrili da mozak adolescenata s autizmom ima puno više sinapsi od mozga neurotipskih adolescenata, Mala djeca u obje skupine imali su otprilike isti broj sinapsi. To upućuje na to da se stanje može pojaviti tijekom postupka obrezivanja. Ovo istraživanje pokazuje samo razliku u sinapsama, ali ne i može li ta razlika biti uzrok ili posljedica autizma ili samo povezanost.
Ova teorija o nedovoljnoj rezidbi može pomoći objasniti neke od uobičajenih simptoma autizma, poput preosjetljivosti na buku, svjetla i društvena iskustva, kao i epileptičnih napadaja. Ako odjednom puca previše sinapsi, osoba s autizmom vjerojatno će osjetiti preopterećenje bukom, a ne fino podešen mozak.
Uz to, prošla su istraživanja povezala autizam s mutacijama u genima koji djeluju na protein poznat kao mTOR kinaza. Pronađene su velike količine prekomjerno aktivnog mTOR-a u mozgu pacijenata s autizmom. Prekomjerna aktivnost u putu mTOR također je pokazala da je povezana s prekomjernom proizvodnjom sinapsi. Jedno je istraživanje pokazalo da miševi s prekomjerno aktivnim mTOR-om imaju nedostatke u svom sinaptičkom obrezivanju i pokazali su ASD-slično socijalno ponašanje.
Kamo kreće istraživanje o sinaptičkoj obrezivanju?
Sinaptička obrezivanje važan je dio razvoja mozga. Oslobađanjem od sinapsi koje se više ne koriste, mozak postaje učinkovitiji s godinama.
Danas se većina ideja o razvoju ljudskog mozga oslanja na tu ideju o plastičnosti mozga. Sada istraživači istražuju načine za kontrolu obrezivanja lijekovima ili ciljanom terapijom. Oni također razmatraju kako koristiti ovo novo razumijevanje sinaptičke obrezivanja za poboljšanje obrazovanja u djetinjstvu. Istraživači također proučavaju kako oblik sinapsi može igrati ulogu u mentalnim poteškoćama.
Proces sinaptičkog obrezivanja može biti obećavajući cilj za tretmane za osobe poput stanja shizofrenije i autizma. Međutim, istraživanje je još u ranoj fazi.
