Формирование возбуждающих и тормозных синапсов между нейронами на раннем этапе развития дает начало нейронным сетям, которые обеспечивают сенсорные и когнитивные функции у людей. Тормозящие синапсы уменьшают вероятность возникновения пускового потенциала клетки, в то время как возбуждающие синапсы увеличивают его вероятность. Примечательно, что как возбуждающие, так и тормозные синапсы образуются на дендритах кортикальных нейронов с высокой временной и пространственной точностью, и считается, что пространственное расположение синапсов определяет функциональные последствия возбуждения и ингибирования нейрональной активности. Однако изучение общих механизмов формирования и распределения синапсов в дендритах было сложной задачей из-за отсутствия надежных методов, которые запускают и контролируют образование синапсов.
В своей августовской публикации в Science исследователи MPFI Вон Чан О, доктор философии.D. и Хён-Бэ Квон, доктор философии.D. описать, как они точно индуцировали и визуализировали образование новых синапсов в реальном времени у живых животных. Используя мелкомасштабные оптические методы, они продемонстрировали, что локальное высвобождение тормозного нейротрансмиттера, ГАМК, вызывает образование как тормозных, так и возбуждающих синапсов в развивающейся коре головного мозга мыши. Для индукции синапсов требуется передача сигналов через рецепторы GABAA и потенциал-управляемые кальциевые каналы, и вновь сформированные синаптические структуры быстро приобретают функции.
Будущие направления
Ученые оптимизировали метод с пространственно-временным контролем, который индуцирует и визуализирует образование тормозных и возбуждающих синапсов в корковых нейронах in vitro и in vivo. По словам доктора. О, эти результаты предполагают модель, в которой ГАМК является общей молекулой, которая устанавливает баланс между тормозными и возбуждающими синаптическими контактами на ранних постнатальных стадиях. "Учитывая, что аномальное формирование синапсов вызывает различные заболевания нервной системы, такие как расстройства аутистического спектра и эпилепсия, понимание зависимых от активности механизмов начального образования синапсов будет иметь важное значение для разработки новых терапевтических стратегий для этих состояний," объяснил доктор. Квон.