Hur hjärnan morphs från ett kluster av celler i livmodern till ett fullvärdigt, oerhört komplext organ är en enorm fråga att svara på. Att bryta forskning avslöjar betydelsen av tidig visuell erfarenhet när det gäller att forma hur neuroner beter sig.

Den utvecklande hjärnan är fortfarande höljd i mysterium.

Nature-nurture debatten bildade ryggraden för vetenskaplig utredning i många år.

Som forskare har upptäckt mer om hur djur utvecklas har det blivit allt tydligare att både natur och vård har viktiga roller.

Det är inte längre en diskussion om huruvida gener eller miljö är det primära inflytandet. Det är nu ett sätt att förstå hur var och en arbetar tillsammans för att skapa slutprodukten. Båda är lika viktiga i sig själv.

Nyare forskning, utförd vid The Scripps Research Institute (TSRI), CA, lägger till ny information att överväga. Fynden hjälper oss att förstå hur neuroner i den tidiga hjärnan skiljer sig åt de celltyper vi ser hos vuxna.

I hjärnan styrs kretsarna av motstående grupper av excitatoriska och hämmande neuroner. Som namnen antyder tenderar den tidigare gruppen att excitera vägar, medan de senare tenderar att hämma och förhindra aktivitet.

Dessa två grupper är perfekt balanserade; Om båda ställena skulle bli dominerande skulle hjärnan antingen vara överexciterad eller överhämmad och normal funktion skulle påverkas.

Tadpoles och den utvecklande hjärnan

I den utvecklande hjärnan har dessa neuroner ännu inte "valt" att bli hämmande eller excitatoriska; De är i huvudsak identiska celler i de tidiga utvecklingsstadierna. Hur dessa celler gör sitt beslut att förändras till antingen excitatoriska eller hämmande är ännu inte uppenbart.

TSRI-forskarna - som leddes av seniorförfattaren Hollis Cline, ordförande för avdelningen för molekylär och cellulär neurovetenskap och chef för Dorris Neuroscience Center vid TSRI - bestämde sig för att studera tidiga hämmande neuroner i tadpoles för att undersöka de faktorer som kan påverka sättet på vilket De utvecklas.

Tadpoles valdes som försöksdjuret eftersom de är genomskinliga, vilket gör att deras neuroner lätt kan observeras. Även deras stadier av neural utveckling motsvarar däggdjursutveckling före födseln.

Tadpolesna fick sitta fritt under en panel av skiftljus, utformade för att replikera vad de skulle se när de simmade i naturen. En teknik som kallas time-lapse bildbehandling spårade enskilda hämmande neuroner som de utvecklats över tiden.

Hämmande neuroner uppdelade i grupper

Resultaten visade att de inhiberande neuronerna, trots att de var identiska, delade upp i två motsatta fraktioner. Halva förstärkt sina förbindelser och ökade sina bränningshastigheter som svar på ljus, på samma sätt som excitatoriska neuroner svarar. En andra population av hämmande neuroner minskade antalet anslutningar och avfyrade mindre som svar på ljuset.

Med andra ord svarade två uppsättningar neuroner som tycktes vara väsentligen samma på polära motsatta sätt som svar på ljusstimuli.

En av de äldre författarna, och TSRI Senior Research Associate, Hai-yan He, säger: "Den stora överraskningen var att neuroner som ser väldigt ut som de har motsatta plasticitetssvar att uppleva."

Teamet drog slutsatsen att de visuella stimuli kan utlösa uttrycket av vissa gener som byter neuronerna för att ändra sin typ. Dessa resultat kom som en "stor chock" för forskarna, som inte förväntade sig erfarenhet att göra så djupa förändringar så tidigt i hjärnans utveckling.

Funktionen av hämmande neuroner i utvecklingsleder definieras vid tidigare utvecklingsstadier än tidigare tanke - och det definieras, åtminstone delvis, av neurons svar till sensorisk inmatning."

Hollis Cline

Framtida konsekvenser av hämmande neuronsubsetter

Att ha två delmängder av hämmande neuroner utgör en intressant fråga: hur fungerar dessa populationer för att hålla excitatoriska nervceller i kontroll? Cline och hennes kollegor tror att en grupp inhiberande neuroner hämmar den andra. Det kan fungera som ett sekundärt lager av kontroll för att hålla saker i kontroll.

Forskning kring excitatorisk / hämmande neuronutveckling har potential att vara viktigt vid utformningen av framtida droger. Om ett läkemedel skapas för att öka hämmande neuroner och höja båda delmängden lika, kan det kasta systemet längre ur synkronisering.

Som han säger: "Om du riktar dig mot en terapi hos hela befolkningen, och bortse från mångfalden inom den befolkningen, kommer du inte faktiskt att nå det avsedda resultatet."

Ytterligare studier är nödvändiga för att förstå hur dessa neuroner förändras och de roller de spelar, men det presenterar en fascinerande inblick i den tidiga hjärnan och hur dess otroligt komplicerade ledningar stadigt utvecklas.

Lär dig hur musik kan förbättra neurologisk utveckling hos spädbarn.

The magic of Fibonacci numbers | Arthur Benjamin (Video Medicinsk Och Professionell 2025).