Ett nyfött barn rör sig, andas och gråter delvis på grund av ett nätverk av nerver som kallas motoriska nervceller bära signaler från barnets hjärna och ryggmärg till muskler i hela kroppen.
Tack vare ny forskning av forskare vid Salk Institute for Biological Studies , vi är närmare att förstå hur dessa komplicerade nätverk är anslutna upp under fosterutvecklingen. Salk forskare har upptäckt att samma kemikalier (som kallas signalsubstanser) som är ansvariga för nervsignaler också är involverade i ledningar av synapser, nätverkets viktiga kontaktpunkter mellan nerver eller mellan nerver och muskelceller.
Studien, som publiceras i majnumret av tidskriften Neuron, visade att den motoriska nervceller växer från sin hemmabas i ryggmärgen mot muskler i hela kroppen, de släpper två motsatta kemiska signaler. Dessa signaler agera för att bevara synapser som länkar en motor neuron till rätt muskelcell. "Extra" områden för potentiella synapser som inte samarbeta med en motor neuron avvecklas.
"Vår studie ger det första beviset på ett levande djur system som signalsubstanser själva skulptur utvecklingsländerna nervsystemet", säger Kuo-Fen Lee, docent vid Salk, som leder den forskargrupp rapporterar sina resultat i Neuron.
Att använda möss som modell för människans biologi, visade Lee och kollegor som varje lång, tunn muskelcellen hos det utvecklande embryot förbereder sig för ankomsten av sin motoriska nervceller genom att skapa platser för många potentiella synapser längs dess längd. Men tre veckor efter befruktningen, har alla platser försvunnit, förutom de som har samband med ett nyanlända motorneuron och bildade en fullt fungerande synaps. Forskarna ville veta: hur embryot "rensa ut" att den potentiella synapsen platserna inte behövs? Svaret på denna fråga är avgörande eftersom det kan skina ljus över hur nervsystemet kan göra nya kopplingar i medicinska tillstånd såsom ryggmärgsskada.
Lee, tillsammans med Salk kollegor WeiChun Lin, Bertha Dominguez, Jiefei Yang, Prafulla Aryal, Eugene Brandon och Fred Gage, upptäckte att skapandet av synapser styrs av nerver själva. När de växer mot muskelceller, nervceller släppa en kraftfull kemisk budbärare från deras växande ändar. Kallas acetylkolin, "redigeringar ut" denna neurotransmittor potential synapsen platser på muskelcellen inte är avsedda för att ansluta till en nerv. I vuxna djur, är acetylkolin en viktig signalsubstans som ansvarar för överföring av signaler mellan nervceller och muskler.