Jak se vaše mozkové obvody stávají chybnými

Jak se vyvíjejí chybné mozkové okruhy spojené s duševními poruchami, jako je autismus nebo retardace? Vědci z Weill Cornell Medical College pomohli osvětlit cestu k objevu mechanismu, který řídí vedení nervových obvodů ve vyvíjejícím se mozku.

Vědci zjistili, že k chybnému vedení dochází, když molekuly RNA zabudované do rostoucího axonu nejsou degradovány poté, co dají pokyny, které pomáhají řídit nervovou buňku.

Například signál, který říká axonu, aby se otočil - který by měl po otočení zmizet - zůstává aktivní a interferuje s novými signály, které mají vést axon v jiných směrech.

"Pochopení základů nesprávného zapojení mozku může vědcům pomoci přijít s novými terapiemi a strategiemi k nápravě problému," uvedla hlavní autorka studie Samie Jaffrey, Ph.D.

"Mozek je docela plastický a proměnlivý u velmi mladých lidí, a pokud víme, proč jsou obvody chybně zapojeny, je možné tyto dráhy opravit, což umožní mozku vybudovat nové funkční vedení."

Poruchy spojené s vadnými neuronálními okruhy zahrnují epilepsii, autismus, schizofrenii, mentální retardaci a spasticitu a poruchy pohybu, poznamenal.

Během vývoje mozku se neurony musí navzájem spojovat, což dělají tím, že rozšiřují své dlouhé axony tak, aby se navzájem dotýkaly, vysvětlují vědci. Neurony nakonec tvoří obvod mezi mozkem a cílovou tkání, kterým jsou přenášeny chemické a elektrické signály.

V nové studii vědci zkoumali neurony, které cestují po míchu do mozku.

"Je velmi důležité, aby axony byly přesně umístěny v míše," řekl Jaffrey. "Pokud jsou nesprávně umístěni, vytvoří nesprávné spojení, což může vést k odesílání signálů do nesprávných cílových buněk v mozku."

Způsob, jakým axon vede a nachází svůj správný cíl, je pomocí „růstových kuželů“ umístěných na špičkách axonů, řekl.

"Tyto růstové kužely mají schopnost vnímat prostředí, určovat, kde jsou cíle, a navigovat k nim," pokračoval. "Otázka vždy byla - jak vědí, jak to udělat?" Odkud pocházejí pokyny, které jim říkají, jak najít správný cíl? “

Vědci zjistili, že molekuly RNA vložené do růstového kužele jsou odpovědné za instruování axonu k pohybu doleva nebo doprava, nahoru nebo dolů. Tyto RNA produkují anténní proteiny, které řídí axon jako řízená střela.

"Jak se buduje obvod, RNA v neuronových růstových kuželích jsou většinou tiché," vysvětlil. "Zjistili jsme, že specifické RNA se čtou pouze v přesných fázích, aby se vytvořil správný protein potřebný k řízení axonu ve správný čas." Po produkci proteinu jsme zjistili, že instrukce RNA je degradována a mizí. “

"Pokud tyto RNA nezmizí, když by měly, axon se neumístí správně - může jít doprava místo doleva - a zapojení bude nesprávné a obvod může být vadný," pokračoval.

Vědci nepředpokládali, že kontrola vedení mozku se nachází v těchto molekulách RNA, které se „neustále dynamicky obracejí,“ řekl Jaffrey.

"To nám říká, že regulace těchto drah degradace RNA může mít obrovský dopad na vývoj mozku," řekl. "Teď víme, kde hledat, jak tento proces rozdrtit, když se zhoršuje, a přemýšlet o tom, jak to můžeme opravit."

Studie byla zveřejněna v časopise Buňka.

Zdroj: Weill Cornell Medical College