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O estudo investiga como os neurônios constroem sinapses de forças diferentes

As enumerações das funções para os milhares de tipos de neurônios no cérebro incluem tipicamente uma função comum: libere os produtos químicos chamados neurotransmissor para comunicar-se através das conexões do circuito chamadas sinapses.

Em um estudo novo financiado pelos institutos de saúde nacionais, o laboratório do professor Troy Littleton do MIT procurará compreender como os neurônios constroem sinapses de forças diferentes, uma variedade que possa ser chave à diversidade de uma comunicação neural.

Littleton, professor de Menicon da neurociência no instituto de Picower para a aprendizagem e a memória e os departamentos de biologia e cérebro e ciências cognitivas no MIT, disse que os resultados poderiam aumentar a compreensão dos cientistas de como os circuitos neurais se tornam e se mudam para reflectir a aprendizagem e a experimentar - um fenômeno chamado plasticidade - e puderam igualmente sugerir maneiras de ajustar a força synaptic quando é atípica nas desordens tais como o autismo ou a inabilidade intelectual.

Usando os neurônios que o controle muscles na mosca de fruto da drosófila, o estudo centrar-se-á sobre “as zonas activas” (AZs), que são as estruturas neurais minúsculas que permitem a liberação dos neurotransmissor através de cada sinapse. As moscas fornecem um modelo simples, Littleton disse, que pode ajudar a explicar muitos factores básicos que afetam a força de AZ que estão igualmente no jogo nos neurônios de outros animais, incluindo mamíferos.

Compreendendo as regras em um modelo simples goste da drosófila que ajudam a definir quando uma sinapse é forte ou fraco permite que nós ver estes princípios como elementos fundamentais de como os neurônios controlam o crescimento e a revelação synaptic. Segundo os quais destes factores um neurônio altere ou jogue ao redor com, é provável poder fazer sinapses mais fortes ou mais fracas em testes padrões muito diferentes.”

Troy Littleton, professor de Menicon, neurociência, o instituto de Picower para a aprendizagem e a memória, departamentos de biologia e cérebro e ciências cognitivas, MIT

Durante a revelação larval os neurônios constroem centenas de AZs. Em um estudo 2018, o laboratório de Littleton encontrou que AZs varia extensamente em sua força: Neurotransmissor da liberação de aproximadamente 10 por cento tanto quanto 50 vezes mais frequentemente do que a maioria de sinapses mais fracas. Os pesquisadores igualmente encontraram que o AZs o mais forte era tipicamente esses que tiveram a maioria de momento de desenvolver e acumular seus muitos blocos de apartamentos da proteína.

No estudo novo, que fornecerá quase $1,9 milhões sobre cinco anos, a equipe aprenderá como aquelas zonas activas obtêm construídas ponto por ponto fora de mais do que dúzia proteínas diferentes que chegam em fases diferentes da revelação.

Porque alguma de AZs acumulação aparentemente mais grande e mais forte do que outro, Littleton compara o processo à construção de uma variedade de casas em uma vizinhança--das HOME de quatro quartos grandes às casas de parede-meia pequenas.

O estudo novo, incluindo o trabalho preliminar a equipe fez com o apoio do fundo de inovação do instituto de Picower, ajudará a explicar como cada tipo da estrutura emerge, em sua abundância relativa, na mesma pilha.

Em um grupo de experiências, por exemplo, em sua equipe estudará se toda a fonte dos materiais de construção - as várias proteínas - é uma limitação quanto AZs possa amadurecer a em plena força antes que a revelação cesse (isto é talvez neles não consegue bastante madeira serrada ou pregos moldar inteiramente a tempo a casa). Os cientistas testarão aquele, por exemplo, com manipulações genéticas que mudam a quantidade das proteínas chaves produzidas.

Pela imagem lactente as proteínas como acumulam e olhando dentro no mesmo AZs dia após dia, uma técnica que o laboratório usa “a imagem lactente intravital chamada,” elas podem ver como a disponibilidade em mudança da proteína muda a construção de AZs em um neurônio.

Em um outro grupo de experiências, a equipe testará se algum AZs é melhor do que outro em adquirir a fonte material disponível e em pô-la ao uso (isto é alguns podem ter mais carpinteiros do que outro para fazer o melhor uso dos pregos e da madeira serrada disponíveis).

E para compreender melhor como o processo da construção pôde trabalhar em animais longo-vividos como os mamíferos, onde os materiais da proteína precisam não somente de ser recolhidos mas mantido igualmente e substituído, prolongarão artificial a fase larval das moscas.

Em um terceiro grupo de testes examinarão a caixa de dois tipos de neurônios que cada um conecta aos mesmos músculos da mosca mas exercem o controle em maneiras diferentes. Embora cada tipo trabalha liberando o mesmo neurotransmissor, chamado glutamato, do “tónico” dos neurônios característica do glutamato, quando liberação da as pilhas “phasic” liberarem mais forte, mas mais ocasional pequenos mas constantes, explosões.

O estudo examinará como a revelação de AZ difere, por exemplo, devido às diferenças na expressão genética promover a função diferente destes pilhas de outra maneira similares.

Em tudo, seu objetivo será determinar como os neurônios constroem seus capacidades e estilos diferentes da conexão e da comunicação.