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Lo studio studia come i neuroni costruiscono le sinapsi con resistenze differenti

Le descrizioni del lavoro per le migliaia di tipi di neuroni nel cervello comprendono tipicamente una funzione comune: rilasci i prodotti chimici chiamati neurotrasmettitori per comunicare attraverso le connessioni del circuito chiamate sinapsi.

In un nuovo studio costituito un fondo per dagli istituti della sanità nazionali, il laboratorio del professor Troia Littleton del MIT cercherà di capire come i neuroni costruiscono le sinapsi con resistenze differenti, una varietà che può essere chiave alla diversità della comunicazione neurale.

Littleton, professore di Menicon della neuroscienza nell'istituto di Picower per l'apprendimento e memoria ed i dipartimenti di biologia e cervello e scienze cognitive al MIT, ha detto che i risultati potrebbero aumentare la comprensione degli scienziati di come i circuiti neurali si sviluppano e cambiano per riflettere l'apprendimento e sperimentare - un fenomeno chiamato plasticità - e potrebbero anche suggerire i modi regolare la resistenza sinaptica quando è atipica nei disordini quali autismo o l'inabilità intellettuale.

Facendo uso dei neuroni che il controllo muscles nella mosca di frutta della drosofila, lo studio metterà a fuoco “sulle zone attive„ (AZs), che sono strutture neurali minuscole che permettono alla versione dei neurotrasmettitori attraverso ogni sinapsi. Le mosche forniscono un modello semplice, Littleton ha detto, che può contribuire a determinare molti fattori di base che pregiudicano la resistenza di AZ che sono egualmente a commedia nei neuroni di altri animali, compreso i mammiferi.

Capendo le norme in un modello semplice gradisca la drosofila che contribuiscono a definire quando una sinapsi è forte o debole permette che noi osserviamo questi principi come elementi fondamentali di come i neuroni gestiscono la crescita e sviluppo sinaptica. Secondo cui di questi fattori un neurone modifica o bighellona con, è probabile potere da rendere le sinapsi più forti o più deboli nei reticoli molto differenti.„

Littleton troy, il professor di Menicon, neuroscienza, l'istituto di Picower per l'apprendimento e memoria, dipartimenti di biologia e cervello e scienze cognitive, MIT

Durante lo sviluppo larvale i neuroni sviluppano le centinaia di AZs. In uno studio 2018, il laboratorio di Littleton ha trovato che AZs varia ampiamente nella loro resistenza: Neurotrasmettitori della versione di circa 10 per cento fino a 50 volte più spesso della maggior parte delle sinapsi più deboli. I ricercatori egualmente hanno trovato che il più forte AZs era tipicamente quei che avessero la maggior parte del momento di sviluppare ed accumulare le loro molte particelle elementari della proteina.

Nel nuovo studio, che fornirà quasi $1,9 milioni in cinque anni, il gruppo imparerà come quelle zone attive ottengono costruite per gradi da più di dozzina proteine differenti che arrivano alle fasi differenti dello sviluppo.

Poiché una certa di AZs accumulazione apparentemente più grande e più forte di altre, Littleton paragona il trattamento alla costruzione di varie case in una vicinanza--dalle grandi case a quattro stanze da letto alle piccole case a schiera.

Il nuovo studio, compreso lavoro preliminare il gruppo ha fatto con il supporto del fondo per l'innovazione dell'istituto di Picower, contribuirà a spiegare come ogni genere di struttura emerge, nella loro abbondanza relativa, nella stessa cella.

In una serie di esperimenti, per esempio, nel suo gruppo studierà se l'offerta dei materiali da costruzione - le varie proteine - è una limitazione quanta AZs può maturare a resistenza completa prima che lo sviluppo cessi (cioè forse degli loro tutta non convince abbastanza legname o chiodi completamente per incorniciare la casa a tempo). Gli scienziati proveranno quello, per esempio, con le manipolazioni genetiche che cambiano la quantità di proteine chiave prodotte.

Dalla rappresentazione le proteine mentre si accumulano e guardando dentro sullo stesso AZs giorno dopo giorno, una tecnica che il laboratorio usa “la rappresentazione intravital chiamata,„ essi possono vedere come la disponibilità cambiante della proteina cambia la costruzione di AZs in un neurone.

In un'altra serie di esperimenti, il gruppo proverà se un certo AZs è migliore di altre all'acquisto dell'offerta materiale disponibile ed a metterla all'uso (cioè alcuni possono avere più carpentieri che altre per fare il migliore uso dei chiodi e del legname disponibili).

E capire meglio come il trattamento della costruzione potrebbe lavorare in animali lungo-vivi come i mammiferi, in cui i materiali della proteina non solo devono essere riuniti ma anche essere mantenuti e sostituiti, prolungheranno artificialmente la fase larvale delle mosche.

In un terzo insieme delle prove esamineranno la cassa di due tipi di neuroni che ciascuno connette agli stessi muscoli della mosca ma esercitano il controllo nei modi diversi. Sebbene ogni tipo funzioni rilasciando lo stesso neurotrasmettitore, chiamato glutammato, piccoli ma del glutammato versione della funzionalità “tonica„ dei neuroni, mentre le celle “di una frase„ rilasciano più forte, ma più occasionale costanti, burst.

Lo studio esaminerà come lo sviluppo di AZ differisce, per esempio, dovuto le differenze nell'espressione genica promuovere la funzione differente di questi celle altrimenti simili.

In tutto, il loro scopo sarà di determinare come i neuroni sviluppano le loro capacità e stili differenti di connessione e della comunicazione.