Riesen Synapsen Entdeckt im Gehirn, die uns für einen effizienten Prozess Auditive Informationen erlauben

Menschen und den meisten Säugetieren kann die räumliche Herkunft der Klänge mit bemerkenswerter Schärfe zu bestimmen. Wir verwenden diese Fähigkeit die ganze Zeit - über die Straße ; Lokalisierung eines unsichtbaren Klingeln Handy in einer unübersichtlich Schlafzimmer. Um diese kleinen täglichen Wunder zu erreichen, hat das Gehirn eine Schaltung, die schnell genug ist , um die winzigen Verzögerung , die zwischen dem Moment der auditiven Informationen erreicht eine unserer Ohren auftritt erkennen ist entwickelt , und in dem Moment, es den anderen erreicht . Der Mastermind dieser Schaltung ist der " Calyx von Held, " der größte bekannte Synapsen im Gehirn. EPFL -Wissenschaftler haben die Rolle, die ein bestimmtes Protein spielt bei der Initiierung des Wachstums dieser riesigen Synapsen enthüllt. Die Entdeckung , in Nature Neuroscience veröffentlicht wurde, könnte auch helfen, Licht auf eine Reihe von neuropsychiatrischen Störungen .

Enorme Synapsen ermöglicht eine schnellere Kommunikation

Normalerweise Neuronen haben Tausende von Kontaktstellen - den Synapsen - mit benachbarten Neuronen. Innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens weist ein Neuron mehrere Signale von ihren Nachbarn , um auf ihr eigenes Signal in Reaktion ausgelöst Lage sein empfangen . Deshalb spielt Information von Neuronen in einer relativ zufälligen Weise Neurons.

Im Gehör Teil des Gehirns , ist dies nicht der Fall ist. Synapsen wachsen oft zu extrem großen Größen und sind diese Giganten als " Calyx von Halten" Synapsen . Weil sie Hunderte von Kontaktstellen aufweisen , sind sie in der Lage ist ein Signal zu einem benachbarten singlehandedly Neurons. " Es ist fast wie Peer-to- Peer-Kommunikation zwischen Nervenzellen ", erklärt EPFL -Professor Ralf Schneggenburger , der die Studie leitete . Das Ergebnis ist , dass die Informationen in kürzester Zeit anstelle des langsameren Geschwindigkeit von mehr als 10 Millisekunden, die in den meisten anderen neuronalen auftritt verarbeitet , in wenigen Bruchteilen einer Millisekunde .

Die Ermittlung der Protein

Um die für die Kontrolle des Wachstums von dieser gigantischen Synapse verantwortlich Protein-Isolat , mussten die Wissenschaftler sorgfältiger Forschung durchzuführen. Mit Methoden zur Analyse der Genexpression in Mäusen , sie mehrere Mitglieder der " BMP " Familie von Proteinen identifiziert, unter mehr als 20.000 mögliche Kandidaten .

Um zu überprüfen , dass sie wirklich die richtige Protein identifiziert , die Forscher deaktiviert BMP-Protein -Rezeptoren in der auditiven Teil eines Maushirn . " Die daraus resultierende elektrophysiologische Signal des Calyx von Gehalten wurde erheblich verändert ", erklärt Le Xiao , Erstautor der Studie. "Das wäre eine große anatomische Unterschiede deuten darauf hin . "

Die Wissenschaftler rekonstruiert die Synapsen in drei Dimensionen aus Scheiben , die unter einem Elektronenmikroskop beobachtet wurden . Anstelle eines einzelnen , massiven Kelch gehaltene , die fast die Hälfte der Neuronen umfassen würde , das 3D-Bild des Neurons zeigt deutlich mehrere kleine Synapsen. "Dies zeigt , dass das Verfahren, das die BMP-Protein nicht bewirkt, dass nur diese eine Synapse zu wachsen, sondern führt auch eine Auswahl , indem die anderen ", sagt Schneggenburger .

Synaptic Konnektivität der Schlüssel zu vielen psychiatrischen Puzzles

Die Auswirkungen dieser Studie werden auch über das hinausgehen zunehmenden Verständnis des Hörsystems . Die Ergebnisse legen nahe , dass das BMP-Protein eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Verbindungen im Gehirn spielt . Schneggenburger und seine Kollegen untersuchen derzeit die Rolle anderer Stelle im Gehirn. " Einige neuropsychiatrische Störungen, wie beispielsweise Schizophrenie und Autismus , werden durch die abnorme Entwicklung der synaptischen Verbindung in einigen wichtigen Teilen des Gehirns gekennzeichnet ", erklärt Schneggenburger . Durch die Identifizierung und Erläuterung der Rolle verschiedener Proteine ​​in diesem Prozess, erhoffen sich die Wissenschaftler in der Lage, mehr Licht auf diese schlecht zu vergießen verstanden Störungen.