Definiție
Tăierea sinaptică este un proces natural care apare în creier între copilăria timpurie și vârsta adultă. În timpul tăierii sinaptice, creierul elimină sinapsele suplimentare. Sinapsele sunt structuri ale creierului care permit neuronilor să transmită un semnal electric sau chimic unui alt neuron.
Tăierea sinaptică este considerată a fi modul creierului de a îndepărta conexiunile din creier care nu mai sunt necesare. Cercetătorii au aflat recent că creierul este mai „plastic” și modelabil decât s-au crezut anterior. Tăierea sinaptică este modul nostru de a menține funcția creierului mai eficientă pe măsură ce îmbătrânim și învățăm noi informații complexe.
Pe măsură ce se află mai multe despre tăierea sinaptică, mulți cercetători se întreabă, de asemenea, dacă există o legătură între tăierea sinaptică și debutul anumitor tulburări, inclusiv schizofrenia și autismul.
Cum funcționează tăierea sinaptică?
În perioada fragedă, creierul experimentează o cantitate mare de creștere. Există o explozie de formare a sinapsei între neuroni în timpul dezvoltării timpurii a creierului. Aceasta se numește sinaptogeneză.
Această perioadă rapidă de sinaptogeneză joacă un rol esențial în învățare, formarea memoriei și adaptare la începutul vieții. La aproximativ 2 - 3 ani, numărul sinapselor atinge un nivel de vârf. Dar, la scurt timp după această perioadă de creștere sinaptică, creierul începe să înlăture sinapsele de care nu mai are nevoie.
Odată ce creierul formează o sinapsă, acesta poate fi întărit sau slăbit. Aceasta depinde de cât de des se folosește sinapsa. Cu alte cuvinte, procesul urmărește principiul „utilizați-l sau pierdeți-l”: sinapsele care sunt mai active sunt consolidate, iar sinapsele care sunt mai puțin active sunt slăbite și în cele din urmă tăiate. Procesul de înlăturare a sinapselor irelevante în acest timp este denumit tăiere sinaptică.
Tăierea precoce sinaptică este influențată în cea mai mare parte de gene. Mai târziu, se bazează pe experiențele noastre. Cu alte cuvinte, dacă o sinapză este sau nu potărită este influențată de experiențele pe care un copil în curs de dezvoltare le are cu lumea din jurul lor. Stimularea constantă face ca sinapsele să crească și să devină permanente. Dar dacă un copil primește o mică stimulare, creierul va păstra mai puține dintre aceste conexiuni.
Când are loc tăierea sinaptică?
Momentul tăierii sinaptice variază în funcție de regiunea creierului. Unele tăieri sinaptice încep foarte devreme în dezvoltare, dar cea mai rapidă pruning se întâmplă între 2 și 16 ani.
Etapa embrionară timpurie până la 2 ani
Dezvoltarea creierului în embrion începe doar la câteva săptămâni de la concepție. Până la a șaptea lună de sarcină, fătul începe să emită propriile unde cerebrale. Noi neuroni și sinapse sunt formate de creier într-un ritm extrem de mare în acest timp.
În primul an de viață, numărul sinapselor din creierul unui sugar crește mai mult de zece ori. Până la vârsta de 2 sau 3 ani, un sugar are aproximativ 15.000 de sinapse pe neuron.
În cortexul vizual al creierului (partea responsabilă cu vederea), producția de sinapse atinge apogeul la vârsta de aproximativ 8 luni. În cortexul prefrontal, nivelurile de vârf ale sinapselor apar cândva în timpul primului an de viață. Această parte a creierului este folosită pentru o varietate de comportamente complexe, inclusiv pentru planificare și personalitate.
Vârsta cuprinsă între 2 și 10 ani
În timpul celui de-al doilea an de viață, numărul sinapselor scade dramatic. Tăierea sinaptică se întâmplă foarte repede între 2 și 10 ani. În acest timp, aproximativ 50 la sută din sinapsele suplimentare sunt eliminate. În cortexul vizual, tăierea continuă până la vârsta de aproximativ 6 ani.
Adolescent
Tăierea sinaptică continuă prin adolescență, dar nu la fel de repede ca înainte. Numărul total de sinapse începe să se stabilizeze.
În timp ce cercetătorii au crezut cândva că creierul a tăiat doar sinapsele până la adolescența timpurie, progresele recente au descoperit oa doua perioadă de tăiere în adolescența târzie.
Tinerete
Conform unor cercetări mai noi, tăierea sinaptică continuă de fapt la vârsta adultă timpurie și se oprește cândva la sfârșitul anilor 20.
Interesant este că, în această perioadă, potătura apare mai ales în cortexul preferențial al creierului, care este partea creierului puternic implicată în procesele de luare a deciziilor, dezvoltarea personalității și gândirea critică.
Oare tăierea sinaptică explică debutul schizofreniei?
Cercetările care analizează relația dintre tăierea sinaptică și schizofrenie se află încă în primele etape. Teoria este că creierul schizofrenic este „supărat” și această supărare este cauzată de mutații genetice care afectează procesul de tăiere sinaptică.
De exemplu, când cercetătorii au privit imagini cu creierul persoanelor cu tulburări mentale, cum ar fi schizofrenia, au descoperit că persoanele cu tulburări mentale aveau mai puține sinapse în regiunea prefrontală în comparație cu creierul persoanelor fără tulburări mentale.
Apoi, un studiu amplu a analizat țesutul cerebral post-mortem și ADN-ul de la peste 100.000 de oameni și a constatat că persoanele cu schizofrenie au o variantă specifică a genelor care poate fi asociată cu o accelerare a procesului de tăiere sinaptică.
Sunt necesare mai multe cercetări pentru a confirma ipoteza potrivit căreia potătura sinaptică anormală contribuie la schizofrenie. Deși acest lucru este încă departe, tăierea sinaptică poate reprezenta o țintă interesantă pentru tratamentele pentru persoanele cu tulburări mentale.
Este asociată tăierea sinaptică cu autismul?
Oamenii de știință încă nu au identificat cauza exactă a autismului. Este probabil să existe mai mulți factori în joc, dar recent, cercetările au arătat o legătură între mutațiile din anumite gene legate de funcția sinaptică și tulburările din spectrul autismului (ASD).
Spre deosebire de cercetarea schizofreniei, care teoretizează că creierul este „supra-tăiat”, cercetătorii consideră că creierul persoanelor cu autism ar putea fi „insuficient tăiat”. Teoretic, atunci, această sub-podă duce la o supraalimentare a sinapselor în unele părți ale creierului.
Pentru a testa această ipoteză, cercetătorii au analizat țesutul cerebral al 13 copii și adolescenți cu și fără autism care au decedat cu vârsta cuprinsă între 2 și 20 de ani. Oamenii de știință au descoperit că creierul adolescenților cu autism a avut mult mai multe sinapse decât creierul adolescenților neurotipici.. Copiii mici din ambele grupuri aveau aproximativ același număr de sinapse. Acest lucru sugerează că afecțiunea poate apărea în timpul procesului de tăiere. Această cercetare arată doar o diferență în sinapsele, dar nu și dacă această diferență ar putea fi o cauză sau un efect al autismului, sau doar o asociere.
Această teorie sub potă poate ajuta la explicarea unora dintre simptomele comune ale autismului, precum suprasensibilitatea la zgomot, lumini și experiențe sociale, precum și convulsii epileptice. Dacă există prea multe sinapse care trag simultan, o persoană cu autism va experimenta probabil o supraîncărcare a zgomotului, mai degrabă decât un răspuns al creierului reglat fin.
În plus, cercetările anterioare au legat autismul cu mutații la gene care acționează asupra unei proteine cunoscute sub numele de mTOR kinază. În creierul pacienților cu autism s-au găsit cantități mari de mTOR hiperactiv. S-a demonstrat, de asemenea, că o activitate excesivă în calea mTOR este asociată cu o producție în exces de sinapse. Un studiu a descoperit că șoarecii cu mTOR hiperactiv aveau defecte în tăierea lor sinaptică și au prezentat comportamente sociale asemănătoare ASD.
Unde se îndreaptă cercetările privind tăierea sinaptică?
Tăierea sinaptică este o parte esențială a dezvoltării creierului. Scăpând de sinapsele care nu mai sunt folosite, creierul devine mai eficient pe măsură ce îmbătrânești.
Astăzi, majoritatea ideilor despre dezvoltarea creierului uman se bazează pe această idee de plasticitate a creierului. Cercetătorii sunt acum în căutarea unor modalități de a controla poda cu medicamente sau terapie vizată. De asemenea, aceștia încearcă să folosească această nouă înțelegere a tăierii sinaptice pentru a îmbunătăți educația copilului. Cercetătorii studiază și modul în care forma sinapselor poate juca un rol în dizabilitățile mintale.
Procesul de tăiere sinaptică poate fi o țintă promițătoare pentru tratamente pentru persoanele cu afecțiuni precum schizofrenia și autismul. Cu toate acestea, cercetarea este încă în primele etape.
