Määritelmä
Synaptinen karsinta on luonnollinen prosessi, joka tapahtuu aivoissa varhaislapsuuden ja aikuisuuden välillä. Synaptisen karsinnan aikana aivot poistavat ylimääräiset synapsit. Synapsit ovat aivojen rakenteita, joiden avulla neuronit voivat välittää sähköisen tai kemiallisen signaalin toiseen neuroniin.
Synaptisen karsimisen ajatellaan olevan aivojen tapa poistaa aivoissa yhteyksiä, joita ei enää tarvita. Tutkijat ovat äskettäin oppineet, että aivot ovat enemmän muovia ja muovattavia kuin aiemmin ajateltiin. Synaptinen karsinta on kehomme tapa ylläpitää tehokkaampaa aivojen toimintaa vanhetessamme ja oppimalla uutta monimutkaista tietoa.
Kun synaptisesta karsimisesta on lisätietoja, monet tutkijat ihmettelevät myös, onko synaptisen karsinnan ja tiettyjen häiriöiden, kuten skitsofrenian ja autismin, puhkeamisen välillä yhteys.
Kuinka synaptinen karsinta toimii?
Varhaislapsuudessa aivot kokevat suuren määrän kasvua. Aivojen varhaisen kehityksen aikana hermosolujen välillä on synapsien muodostumisen räjähdys. Tätä kutsutaan synaptogeneesiksi.
Tällä nopealla synaptogeneesin ajanjaksolla on tärkeä rooli oppimisessa, muistin muodostumisessa ja sopeutumisessa varhaisessa vaiheessa. Noin 2 - 3-vuotiaana synapsien lukumäärä saavuttaa huipputason. Mutta sitten pian tämän synaptisen kasvujakson jälkeen aivot alkavat poistaa synapsit, joita se ei enää tarvitse.
Kun aivot muodostavat synapsin, sitä voidaan joko vahvistaa tai heikentää. Tämä riippuu siitä, kuinka usein synapsia käytetään. Toisin sanoen prosessi noudattaa "käytä tai menetä" -periaatetta: Aktiivisemmat synapsit vahvistetaan ja vähemmän aktiiviset synapsit heikentyvät ja lopulta karsitaan. Merkityksettömien synapsien poistamisprosessia tänä aikana kutsutaan synaptiseksi karsimiseksi.
Varhaiseen synaptiseen karsintaan vaikuttavat enimmäkseen geenimme. Myöhemmin se perustuu kokemukseemme. Toisin sanoen siihen, onko synapsia karsittu vai ei, vaikuttavat kokemukset, jotka kehittyvällä lapsella on heidän ympäröivään maailmaansa. Jatkuva stimulaatio saa synapsit kasvamaan ja pysyviksi. Mutta jos lapsi saa vähän stimulaatiota, aivot pitävät vähemmän näistä yhteyksistä.
Milloin synaptinen karsinta tapahtuu?
Synaptisen karsinnan ajoitus vaihtelee aivoalueittain. Jotkut synaptiset karsinnat alkavat hyvin varhaisessa vaiheessa, mutta nopein karsinta tapahtuu karkeasti 2–16-vuotiaiden välillä.
Varhainen alkion vaihe 2 vuoteen
Alkion aivojen kehitys alkaa vain muutaman viikon kuluttua hedelmöityksestä. Raskauden seitsemänteen kuukauteen mennessä sikiö alkaa emittoida omia aivojensa aaltoja. Aivot muodostavat uusia neuroneja ja synapsia erittäin nopealla nopeudella tänä aikana.
Ensimmäisen elämän vuoden aikana synapsien lukumäärä imeväisen aivoissa kasvaa yli kymmenkertaiseksi. Iässä 2 tai 3, vastasyntyneellä on noin 15 000 synapsia neuronia kohti.
Aivojen visuaalisessa aivokuoressa (näköstä vastaava osa) synapsituotanto saavuttaa huippunsa noin 8 kuukauden ikäisenä. Prefrontaalisessa aivokuoressa synapsien huipputasot tapahtuvat joskus ensimmäisen elämän vuoden aikana. Tätä aivo-osaa käytetään monenlaisiin monimutkaisiin käyttäytymisiin, mukaan lukien suunnittelu ja persoonallisuus.
Ikä 2-10 vuotta
Toisen elämän vuoden aikana synapsien määrä laskee dramaattisesti. Synaptinen karsinta tapahtuu hyvin nopeasti 2–10-vuotiailla. Tänä aikana noin 50 prosenttia ylimääräisistä synapsista eliminoituu. Näkökuoressa karsinta jatkuu noin 6 vuoden ikään asti.
nuoruus
Synaptinen karsinta jatkuu murrosiän ajan, mutta ei niin nopeasti kuin ennen. Synapsien kokonaismäärä alkaa tasaantua.
Vaikka tutkijoiden mielestä aivot karsivat synapsia vain varhaiseen murrosikäiseen asti, viime aikojen edistysaskeleet ovat löytäneet toisen karsimisjakson myöhäisen murrosiän aikana.
Varhainen aikuisuus
Uudemman tutkimuksen mukaan synaptinen karsiminen jatkuu varhain aikuisuuteen ja loppuu joskus 20-luvun lopulla.
Mielenkiintoista on, että tänä aikana karsinta tapahtuu enimmäkseen aivojen edessä olevassa aivokuoressa, joka on aivojen osa, joka osallistuu voimakkaasti päätöksentekoon, persoonallisuuden kehitykseen ja kriittiseen ajatteluun.
Selittääkö synaptinen karsinta skitsofrenian alkamisen?
Synaptisen karsinnan ja skitsofrenian välistä suhdetta tutkittava tutkimus on vielä alkuvaiheessa. Teorian mukaan skitsofreeniset aivot ovat "liian karsittuja" ja tämä ylimääräinen karsinta johtuu geneettisistä mutaatioista, jotka vaikuttavat synaptiseen karsimisprosessiin.
Esimerkiksi, kun tutkijat tarkastelivat mielenterveydellisten häiriöiden, kuten skitsofrenian, ihmisten aivojen kuvia, he havaitsivat, että mielenterveyshäiriöillä olevilla ihmisillä oli vähemmän synapsia etupään alueella kuin verrattuna ihmisten aivoihin, joilla ei ole mielenterveyshäiriöitä.
Sitten suuressa tutkimuksessa analysoitiin yli 100 000 ihmisen kuolemanjälkeinen aivokudos ja DNA ja todettiin, että skitsofreniapotilailla on tietty geenivariantti, joka voi liittyä synaptisen karsimisprosessin kiihtymiseen.
Lisää tutkimusta tarvitaan sen hypoteesin vahvistamiseksi, jonka mukaan epänormaali synaptinen karsinta edistää skitsofreniaa. Vaikka tämä on vielä kaukana, synaptinen karsinta voi olla mielenkiintoinen kohde mielenterveyshäiriöiden hoidoille.
Liittyykö synaptinen karsinta autismiin?
Tutkijat eivät vieläkään ole selvittäneet autismin tarkkaa syytä. On todennäköistä, että pelissä on useita tekijöitä, mutta viime aikoina tutkimus on osoittanut yhteyden tiettyjen synaptiseen toimintaan liittyvien geenien mutaatioiden ja autismispektrihäiriöiden (ASD) välillä.
Toisin kuin skitsofreniaa koskevassa tutkimuksessa, jonka mukaan aivot on "liian karsittu", tutkijat olettavat, että autististen ihmisten aivot voivat olla "liian karsittuja". Teoreettisesti tämä alikarsinta johtaa synapsien ylitarjontaan tietyissä aivojen osissa.
Tämän hypoteesin testaamiseksi tutkijat tarkastelivat 13 autismin kanssa ja ilman autismia olleen lapsen ja nuoren aivokudosta, jotka kuolivat 2 - 20-vuotiaina. Tutkijat havaitsivat, että autismin saaneiden nuorten aivoissa oli paljon enemmän synapsia kuin neurotyyppisten nuorten aivoissa.. Molemmissa ryhmissä pienillä lapsilla oli suunnilleen sama määrä synapsia. Tämä viittaa siihen, että tila voi esiintyä karsimisprosessin aikana. Tämä tutkimus osoittaa vain synapsien eron, mutta ei siitä, voisiko tämä ero olla autismin syy tai seuraus, vai vain assosiaatio.
Tämä karsimisteoria voi auttaa selittämään joitain yleisiä autismin oireita, kuten ylinherkkyys melulle, valolle ja sosiaalisille kokemuksille, samoin kuin epileptiset kohtaukset. Jos synapseja ampuu kerralla liian paljon, autismissa kärsivällä henkilöllä on todennäköisesti melun ylikuormitus kuin hienosäädetty aivovaste.
Lisäksi aiemmat tutkimukset ovat yhdistäneet autismin mTOR-kinaasina tunnettuun proteiiniin vaikuttavien geenien mutaatioihin. Autismin potilaiden aivoissa on löydetty suuria määriä yliaktiivista mTOR: a. Yliaktiivisuuden mTOR-reitillä on myös osoitettu liittyvän synapsien liialliseen tuotantoon. Yhdessä tutkimuksessa havaittiin, että hiirillä, joilla oli yliaktiivinen mTOR, oli synaptisen karsinnan virheitä ja että heillä oli ASD-kaltainen sosiaalinen käyttäytyminen.
Missä on synaptisen karsinnan tutkimus?
Synaptinen karsinta on olennainen osa aivojen kehitystä. Kun päästään eroon synapsista, joita ei enää käytetä, aivot tehostuvat ikääntyessäsi.
Nykyään suurin osa ideoista ihmisen aivojen kehityksestä perustuu tähän ajatukseen aivojen plastilisuudesta. Tutkijat etsivät nyt tapoja hallita karsimista lääkkeillä tai kohdennetulla terapialla. He etsivät myös, kuinka käyttää tätä uutta synaptisen leikkauksen ymmärtämistä lapsuuden koulutuksen parantamiseksi. Tutkijat tutkivat myös, kuinka synapsien muodolla voi olla merkitys henkisissä vammoissa.
Synaptic-karsimisprosessi voi olla lupaava kohde hoidoille ihmisille, joilla on sairauksia, kuten skitsofrenia ja autismi. Tutkimus on kuitenkin vielä alkuvaiheessa.
