Forscher an der University of California, San Diego School of Medicine haben Hinweise darauf, dass Nervenzellen in der Entwicklung des Gehirns von Mäusen werden durch eine einfache, aber elegante Geburt, um Herrschaft , die sie zu finden und bilden ihre richtigen Verbindungen erlaubt geleitet .
Die Studie ist online im Cell Reports veröffentlicht .
"Nichts über Gehirn Verdrahtung ist planlos ", sagt Senior-Autor Andrew Huberman , PhD , Assistant Professor in der Abteilung für Neurowissenschaften , Abteilung für Biologische Wissenschaften und Augenklinik der UC San Diego.
Eine reife , gesunde Gehirn Milliarden von Nervenzellen genau miteinander verbunden . Doch das Gehirn beginnt mit nur einem Neuron, das teilt und teilt sich - bis zu 250.000 neue Nervenzellen pro Minute zu Zeiten während der frühen Entwicklung . Die Frage für Biologen ist wie kann diese Neuronen entscheiden, welche anderen Neuronen auf , ein Prozess Neurowissenschaftler nennen Zielauswahl zu verbinden.
Die Antwort hat sowohl grundlegende wissenschaftliche Wert und klinische Relevanz . Einige Forscher glauben , dass Autismus und anderen Störungen, die mit der Entwicklung des Gehirns verknüpft verursacht werden kann , die teilweise durch einen Ausfall der Neuronen ihre Axone richtig zu positionieren , wie benötigt wird, wenn Fehler bei der Zielauswahl erfolgen.
Um besser zu verstehen , wie ein junger Gehirn verdrahtet wird , konzentrierte sich die Forscher auf die Entwicklung der retinalen Ganglienzellen ( RGZ ) in Mäusen. Diese Zellen schließen Sie die Augen und Gehirn . Genauer gesagt, die Hauptzellkörper der RGCs befinden sich in der Netzhaut , sondern ihre Axone - schlanke Projektionen entlang derer elektrischen Impulse - bis in die Zentren des Gehirns, die visuelle Informationen verarbeiten und führen zu was wir gemeinhin denken als " Augen ", wie sowie andere licht beeinflusst physiologischen Prozessen , wie zum Beispiel die Wirkung von Licht auf die Stimmung .
Für die Studie, die Wissenschaftler markierten RGCs und sahen , wo sie während der Entwicklung ihre Axone gerichtet . Die Experimente zeigten , dass bestimmte Arten von RGCs auf spezifische Bereiche des Gehirns , so dass Mäuse , die Dinge wie Sinne der Bewegungsrichtung zu tun , bewegen ihre Augen und Veränderungen der täglichen Lichtzykluszu detektieren. Es wurde auch beobachtet , dass einige Arten von RGCs ( wie jene, die Helligkeit und Steuer Schüler Einschnürung zu erkennen ) werden früh in der Entwicklung erstellt , während andere (wie die Steuerung der Augenbewegungen ) werden später erstellt.
Hauptergebnis der Studie ist , dass die frühe RGCs (die früh in der Folge von Gehirnabteilungerstellt ) machen eine Menge Verbindungen zu anderen Neuronen und eine Menge Fehler , die sie dann richtig durch Umstecken oder Entfernen ihre Axone . Im Gegensatz dazu später RGCs wurden beobachtet, hochpräzise in der Zielauswahl Fähigkeiten zu sein und machte fast keine Fehler .
" Die Nervenzellen achten auf , wenn sie geboren wurden und Auslesen , welche Entscheidungen sie auf der Grundlage ihrer Geburtsdatum machen", sagte Jessica Osterhout , Doktorand in der Biologie und der Studie führen Autor. "Es scheint , alle laufen auf Geburtstag . "
Die Idee, dass Timing ist wichtig für die Zelldifferenzierung ist ein klassisches Prinzip der Entwicklungsbiologie, aber diese Studie ist unter den ersten, die zeigen , dass der Zeitpunkt der neuronalen Generation an , wie Nervenzellen spezifischen Gehirnverdrahtungerreichen verbunden .
Neben der Klärung normale Entwicklung des Gehirns, Forscher planen, die Rolle der zeitabhängigen Schalt Pannen in Modelle menschlicher Erkrankungen wie Autismus und untersuchen Schizophrenie Sowie spezifischen visuellen Systems , wie angeborene Blindheit Krankheiten.
"Wir wollen wissen, ob bei Erkrankungen wie Autismus Neuronen nicht in Ordnung und als Ergebnis sind verwirrt darüber, welche Verbindungen zu machen gemacht", sagte Huberman .