Definice
Synaptické prořezávání je přirozený proces, který se vyskytuje v mozku mezi raným dětstvím a dospělostí. Při synaptickém prořezávání mozku eliminují další synapse. Synapsy jsou struktury mozku, které umožňují neuronům přenášet elektrický nebo chemický signál na jiný neuron.
Synaptické prořezávání je myšleno jako způsob, jak mozku odstranit spojení v mozku, které již nejsou potřebné. Vědci se nedávno dozvěděli, že mozek je více "plastický" a tvarovatelný, než se dříve myslelo. Synaptické prořezávání je způsob našeho těla udržovat účinnější funkci mozku, jak jsme starší a naučit se nové složité informace.
Jelikož se víc dozvídáme o synaptickém prořezávání, mnoho vědců se také zajímalo, zda existuje spojení mezi synaptickým prořezáváním a nástupem určitých poruch, včetně schizofrenie a autismu.
Jak funguje synaptické prořezávání?
Během dětství dochází k mozku velkého růstu. Tam je výbuch synapse formace mezi neurony během časného vývoje mozku. To se nazývá synaptogeneze.
Toto rychlé období synaptogeneze hraje zásadní roli v učení, formování paměti a adaptaci v raném životě. Ve věku od 2 do 3 let dosáhne počet synapsí nejvyšší úrovně. Ale pak krátce po tomto období synaptického růstu začne mozek odstranit synapse, které už nepotřebuje.
Jakmile mozku vytvoří synapse, může být buď posílena, nebo oslabena. To závisí na tom, jak často se používá synapse. Jinými slovy, proces se řídí principem "použijte ho nebo ho ztratíte": Synapze, které jsou aktivnější, jsou posíleny a synapse, které jsou méně aktivní, jsou oslabeny a nakonec ořezány. Proces odstranění irelevantních synapsí během této doby je označován jako synaptické prořezávání.
Časné synaptické prořezávání je většinou ovlivňováno našimi geny. Později vychází z našich zkušeností. Jinými slovy, nezávisle na tom, zda je synapse proříznutá, je ovlivněna zkušenostmi, které rozvíjející se dítě má se světem kolem sebe. Stálá stimulace způsobuje, že synapsy rostou a stanou se trvalými. Pokud však dítě dostane malou stimulaci, bude mozek zachovat méně těchto spojení.
Kdy se vyskytuje synaptické prořezávání?
Časování synaptického prořezávání se mění podle oblasti mozku. Některé synaptické prořezávání začínají velmi brzy ve vývoji, ale nejrychlejší prořezávání se děje mezi zhruba ve věku 2 a 16 let.
Časná embryonální fáze na 2 roky
Vývoj mozku v embryu začíná jen pár týdnů po početí. Sedmým měsícem těhotenství začíná plod vyzařovat vlastní mozkové vlny. Nové neurony a synapsy jsou tvořeny mozkem v extrémně vysokém poměru během této doby.
Během prvního roku života počet synapsí v mozku dítěte roste více než desetinásobně. Ve věku 2 nebo 3 má dítě asi 15 000 synapsí na neuron.
Ve zrakové kůře mozku (součást zodpovědné za vidění) synapse produkuje svůj vrchol ve věku přibližně 8 měsíců. V prefrontální kůře se vrcholové hladiny synapsí objevují někdy během prvního roku života. Tato část mozku se používá pro různé složité chování, včetně plánování a osobnosti.
Ve věku 2 až 10 let
Během druhého roku života počet synapsí dramaticky klesá. Synaptické prořezávání se objevuje velmi rychle mezi věkem 2 a 10. Během této doby se vyloučí asi 50 procent dalších synapsí. Ve zrakové kůře pokračuje prořezávání až do 6 let věku.
Dospívání
Synaptické prořezávání pokračuje v dospívání, ale ne tak rychle jako předtím. Celkový počet synapsí se začne stabilizovat.
Zatímco vědci kdysi mysleli, že mozek pouze prořezával synapse až do rané dospívání, nedávný pokrok objevil druhé období prořezávání v pozdních dospívání.
Časná dospělost
Podle novějšího výzkumu synaptické prořezávání skutečně pokračuje do rané dospělosti a zastavuje se někdy v pozdních 20. letech.
Zajímavé je, že v tomto období se prořezávání vyskytuje většinou v mozkové prefontalové kůře, která je součástí mozku, který je silně zapojen do rozhodovacích procesů, osobnostního rozvoje a kritického myšlení.
Synaptické prořezávání vysvětluje nástup schizofrenie?
Výzkum, který se zabývá vztahem mezi synaptickým prořezáváním a schizofrenií, je stále v raných fázích. Teorie spočívá v tom, že schizofrenní mozky jsou "nadměrně zastřižené" a toto přeřezávání je způsobeno genetickými mutacemi, které ovlivňují synaptický proces prořezávání.
Například, když se vědci podívali na snímky mozků lidí s duševními poruchami, jako je schizofrenie, zjistili, že lidé s duševními poruchami mají v prefrontální oblasti méně synapsí než mozky lidí bez duševních poruch.
Poté rozsáhlá studie analyzovala post mortem mozkovou tkáň a DNA více než 100 000 lidí a zjistila, že lidé se schizofrenií mají specifickou variantu genu, která může být spojena se zrychlením procesu synaptického prořezávání.
Je zapotřebí více výzkumu k potvrzení hypotézy, že abnormální synaptické prořezávání přispívá ke schizofrenii. Zatímco to je ještě daleko, synaptické prořezávání může představovat zajímavý cíl pro léčbu lidí s duševními poruchami.
Je synaptické prořezávání spojené s autismem?
Vědci ještě nezjistili přesnou příčinu autismu. Je pravděpodobné, že v hře existují více faktorů, ale nedávno výzkum ukázal vazbu mezi mutacemi u některých genů souvisejících se synaptickou funkcí a poruchami autistického spektra (ASD).
Na rozdíl od výzkumu schizofrenie, který předpokládá, že mozek je "nadměrně prořezaný", vědci předpokládají, že mozky lidí s autismem mohou být "podřezané". Teoreticky pak toto podřezání vede k přebytku synapsí v některých části mozku.
Pro testování této hypotézy se vědci podívali na mozkovou tkáň 13 dětí a dospívajících s autismem bez autismu, kteří zemřeli ve věku od 2 do 20 let. Vědci zjistili, že mozky dospívajících s autismem mají mnohem více synapsí než mozky neurotypických adolescentů . Malé děti v obou skupinách měly zhruba stejný počet synapsí. To naznačuje, že tento stav může nastat během procesu prořezávání. Tento výzkum ukazuje pouze rozdíl v synapsech, ale nikoliv, zda by tento rozdíl mohl být příčinou nebo účinkem autismu nebo jen sdružení.
Tato teorie podřezávání může pomoci vysvětlit některé běžné příznaky autismu, jako je přecitlivělost na hluk, světla a sociální zážitky, stejně jako epileptické záchvaty. Pokud je příliš mnoho synapsí vypalování najednou, osoba s autismem bude pravděpodobně zažívat přetížení šumu spíše než vyladěnou reakci mozku.
Navíc minulý výzkum spojil autismus s mutacemi genů, které působí na protein, známý jako mTOR kináza. Velké množství nadměrně aktivního mTOR bylo nalezeno v mozku autistických pacientů. Bylo také prokázáno, že nadměrná aktivita v cestě mTOR je spojena s nadměrnou produkcí synapsí. Jedna studie zjistila, že myši s nadměrně aktivním mTOR měly defekty v synaptickém prořezávání a vykazovaly ASD podobné sociální chování.
Kde se vede výzkum synaptického prořezávání?
Synaptické prořezávání je nezbytnou součástí rozvoje mozku. Tím, že se zbavíte synapsí, které se již nepoužívají, se mozky stávají efektivnějšími ve stáří.
Dnes většina myšlenek o vývoji lidského mozku vychází z této myšlenky plasticity mozku. Vědci nyní hledají způsoby, jak řídit prořezávání léky nebo cílenou léčbu. Oni také zkoumají, jak používat toto nové chápání synaptického prořezávání ke zlepšení výchovy dětí. Vědci také studují, jak může tvar synapsí hrát roli v mentálním postižení.
Proces synaptického prořezávání může být slibným cílem léčby lidí s onemocněním, jako je schizofrenie a autismus. Výzkum je však stále v raných fázích.
