Jutaan ‘sinapsis diam’ mungkin menjadi kunci pembelajaran seumur hidup: ScienceAlert

Bayi baru lahir perlu menyimpan sejumlah besar informasi baru dengan cepat saat mereka belajar menjelajahi dunia. Sinapsis senyap—koneksi yang belum matang antara neuron yang belum memiliki aktivitas neurotransmitter—dianggap sebagai perangkat yang memungkinkan penyimpanan informasi yang cepat ini di awal kehidupan.

Pertama kali ditemukan beberapa dekade yang lalu pada tikus yang baru lahir, persimpangan saraf potensial ini dianggap menghilang seiring bertambahnya usia hewan. Sebuah studi baru-baru ini oleh para peneliti dari Massachusetts Institute of Technology di AS menemukan bahwa pemudaran ini mungkin tidak se-ekstrim yang diperkirakan semula.

Tim tidak berencana untuk melihat secara khusus tautan potensial ini. Sebaliknya, mereka melanjutkan pekerjaan sebelumnya di lokasi ekstensi saraf yang disebut dendrit.

Mereka mendapat sedikit lebih banyak dari yang mereka tawar. Tidak hanya mengambil gambar dendrit, tetapi tonjolan kecil seperti benang yang tak terhitung jumlahnya muncul darinya yang disebut kaki berserabut.

“Hal pertama yang kami lihat, yang sangat aneh, dan kami tidak menduganya, adalah kaki berserabut di mana-mana,” Kata Ahli saraf MIT Mark Harnett, penulis utama di atas kertas.

Biasanya tersembunyi dalam cahaya fluoresensi yang digunakan untuk menerangi sel untuk pencitraan, para peneliti menggunakan teknik pencitraan eksklusif yang dikembangkan Baru tahun lalu Analisis yang diperkuat disebut protein preservasi epitop (eMAP).

Proses pencitraan baru ini menggunakan gel untuk membantu menahan struktur seluler dan protein yang halus pada tempatnya, memungkinkan para peneliti untuk mempelajarinya dengan lebih baik sambil memanipulasi jaringan.

virus Protein fluoresen hijau diekspresikan pada dua tikus jantan dan dua tikus dewasa untuk membantu penerangan jaringan yang relevan untuk pencitraan. Korteks visual utama mereka kemudian dibedah dan dibagi menjadi irisan 1 milimeter sebelum diinkubasi dalam larutan hidrogel monomer eMAP dan dipasang di antara slide kaca.

Ini memberikan waktu bagi solusi eMAP untuk memperbaiki arsitektur seluler pada tempatnya, memungkinkan para peneliti untuk mengambil gambar beresolusi super dari dendrit fluoresen.

Berbekal gambar yang diperbesar dari 2.234 tonjolan dendritik, para peneliti dapat melihat – untuk pertama kalinya – bahwa otak tikus dewasa memiliki konsentrasi filopedia yang tidak terlihat pada tikus dewasa.

Terlebih lagi, banyak struktur hanya memiliki satu dari dua reseptor neurotransmitter yang diproyeksikan dari sinapsis yang matang. Tanpa yang kedua, mereka secara efektif merupakan persimpangan “diam” antara neuron.

Selanjutnya, para peneliti bertanya apakah sinapsis diam orang dewasa dapat diaktifkan.

Mereka menunjukkan bahwa ini dimungkinkan dengan melepaskan neurotransmitter glutamat di ujung filamen filamen, menghasilkan arus listrik kecil setelah sepuluh milidetik.

Tindakan ini “melepaskan” sinapsis dalam beberapa menit, merangsang akumulasi reseptor yang hilang dan memungkinkan filopodia membentuk hubungan dengan serabut saraf tetangga.

Reseptor ini biasanya diblokir oleh ion magnesium, tetapi arus membebaskannya, memungkinkan filopodia menerima pesan dari neuron lain.

Tim menemukan bahwa mengaktifkan sinapsis diam jauh lebih mudah daripada mengubah aktivitas duri dendritik pada neuron dewasa.

Para peneliti sekarang mempelajari apakah sinapsis diam ada di jaringan otak manusia dewasa.

“Setahu saya, makalah ini adalah bukti nyata pertama bahwa ini adalah cara kerjanya di otak mamalia,” kata Harnett. Kata.

“Filopodia memungkinkan sistem memori menjadi fleksibel dan kuat. Anda memerlukan fleksibilitas untuk mendapatkan informasi baru, tetapi Anda juga memerlukan stabilitas untuk menyimpan informasi penting.”

Makalah ini telah diterbitkan di alam.