Novorojenčki morajo hitro shraniti velike količine novih informacij, ko se učijo krmariti po svetu. Tihe sinapse – nezrele povezave med nevroni, ki še nimajo nobene nevrotransmiterske aktivnosti – naj bi bile strojna oprema, ki omogoča to hitro shranjevanje informacij zgodaj v življenju.

Ta morebitna nevrološka križišča so bila prvič odkrita pred desetletji pri novorojenih podganah in naj bi izginila, ko se živali starajo. Nedavna študija raziskovalcev z MIT v ZDA je pokazala, da to izumrtje morda ni tako ekstremno, kot so sprva verjeli.

Ekipa si ni želela posebej preučiti teh potencialnih povezav. Namesto tega so nadaljevali prejšnje delo na mestih podaljškov živčnih celic, imenovanih dendriti.

Dobil je malo več, kot je predvideval. Posneli so slike ne samo dendritov, ampak tudi neštetih drobnih, nitastih izrastkov, imenovanih filopodiji, ki segajo iz njih.

“Prva stvar, ki smo jo videli, kar je bilo zelo čudno in je nismo pričakovali, je bilo, da so bili filopodiji povsod,” Pravijo Mark Harnett, nevroznanstvenik z MIT, višji avtor prispevka.

Skriti pod bleščanjem fluorescence, ki se običajno uporablja za osvetljevanje celic za slikanje, so raziskovalci uporabili posebno tehniko slikanja, razvito šele lani Povečana analiza proteoma, ki ohranja epitope (eMAP).

Ta novi postopek slikanja uporablja gel, ki pomaga zakleniti občutljive celične strukture in beljakovine na svoje mesto, kar raziskovalcem omogoča, da jih bolje preučijo med manipulacijo tkiv.

virus Zeleni fluorescenčni protein je bil izražen v dveh samcih in dveh samicah odraslih miši, da bi pomagal osvetliti ustrezna tkiva za slikanje. Njihovo primarno vidno skorjo so nato razrezali in razdelili na milimetrske rezine pred inkubacijo v raztopini hidrogelnega monomera EMAP in postavili med stekelca.

To daje raztopini EMAP čas za cementiranje celične strukture, kar je raziskovalcem omogočilo, da posnamejo slike fluorescentnih dendritov v super visoki ločljivosti.

S povečanimi slikami 2.234 dendritičnih izrastkov so lahko raziskovalci prvič videli, da imajo možgani odraslih miši koncentracije filopodij, ki jih pri odraslih miših še nikoli niso opazili.

Še več, več struktur je vsebovalo le enega od dveh nevrotransmiterskih receptorjev, ki se pričakujeta od zrele, delujoče sinapse. Brez drugega so bili dejansko ‘tihi’ stiki med nevroni.

Nato so raziskovalci vprašali, ali je mogoče aktivirati tihe sinapse odraslih.

Pokazali so, da je to mogoče s sproščanjem nevrotransmiterja glutamata na konicah filopodijskih niti in ustvarjanjem majhnega električnega toka deset milisekund kasneje.

Ta proces v nekaj minutah ‘utiša’ sinapso, spodbuja kopičenje manjkajočih receptorjev in omogoča filopodiji, da tvori povezave s sosednjimi živčnimi vlakni.

Te receptorje običajno blokirajo magnezijevi ioni, vendar jih tok sprosti, kar filopodiji omogoči sprejemanje sporočil iz drugega nevrona.

Ekipa je ugotovila, da je veliko lažje aktivirati tihe sinapse kot spremeniti aktivnost dendritičnih bodic na zrelem nevronu.

Raziskovalci zdaj preiskujejo, ali so v možganskem tkivu odraslega človeka prisotne tihe sinapse.

“Kolikor vem, je ta dokument prvi pravi dokaz, kako to dejansko deluje v možganih sesalcev,” je dejal Harnett. Pravijo,

“Filopodia omogoča, da je pomnilniški sistem prilagodljiv in robusten. Potrebujete prilagodljivost za pridobivanje novih informacij, vendar potrebujete tudi stabilnost, da obdržite pomembne informacije.”

Ta članek je bil objavljen v Narava,