Opredelitev
Sinaptično obrezovanje je naraven proces, ki se v možganih pojavi med zgodnjim otroštvom in odraslo dobo. Med sinaptičnim obrezovanjem možgani izločajo dodatne sinapse. Sinapse so možganske strukture, ki nevronom omogočajo prenos električnega ali kemičnega signala na drug nevron.
Sinaptično obrezovanje naj bi bilo možgansko pot odstranjevanja povezav v možganih, ki niso več potrebne. Raziskovalci so pred kratkim izvedeli, da so možgani bolj "plastični" in plesnivi, kot so mislili prej. Sinaptično obrezovanje je način, da naše telo ohranja učinkovitejše delovanje možganov, ko se staramo in se učimo novih zapletenih informacij.
Ker se več nauči o sinaptičnem obrezovanju, se mnogi raziskovalci sprašujejo tudi, ali obstaja povezava med sinaptičnim obrezovanjem in nastankom nekaterih motenj, vključno s shizofrenijo in avtizmom.
Kako deluje sinaptično obrezovanje?
Med dojenčkom možgani doživljajo veliko količino rasti. Med zgodnjim razvojem možganov pride do eksplozije tvorbe sinapse med nevroni. Temu pravimo sinaptogeneza.
To hitro sinaptogeneza igra bistveno vlogo pri učenju, oblikovanju spomina in prilagajanju v zgodnjem življenju. Pri približno 2 do 3 letih število sinaps doseže najvišjo raven. Toda nato kmalu po tem obdobju sinaptične rasti možgani začnejo odstranjevati sinapse, ki jih ne potrebujejo več.
Ko možgani tvorijo sinapso, jo lahko okrepimo ali oslabimo. To je odvisno od tega, kako pogosto se uporablja sinapsija. Z drugimi besedami, postopek sledi načelu „uporabi ali izgubi“: krepijo se bolj aktivne sinapse, manj aktivne sinapse pa se oslabijo in na koncu obrežejo. Postopek odstranjevanja nepomembnih sinaps v tem času imenujemo sinaptično obrezovanje.
Na zgodnje sinaptično obrezovanje večinoma vplivajo naši geni. Kasneje temelji na naših izkušnjah. Z drugimi besedami, na obrezovanje sinapse ali ne vplivajo izkušnje, ki jih ima otrok v razvoju s svetom okoli sebe. Stalna stimulacija povzroči, da sinapse rastejo in postanejo trajne. Če pa otrok prejme malo stimulacije, bodo možgani ohranili manj teh povezav.
Kdaj pride do sinaptičnega obrezovanja?
Čas sinaptičnega obrezovanja se razlikuje glede na možgansko regijo. Nekateri sinaptični obrezovanje se začne zelo zgodaj v razvoju, vendar se najhitrejše obrezovanje zgodi med približno 2. in 16. letom starosti.
Zgodnja embrionalna faza do 2 let
Razvoj možganov v zarodku se začne le nekaj tednov po spočetju. Do sedmega meseca nosečnosti plod začne oddajati lastne možganske valove. V tem času možgani z izjemno veliko hitrostjo tvorijo nove nevrone in sinapse.
V prvem letu življenja število sinaps v možganih dojenčka naraste več kot desetkrat. Do 2. do 3. leta starosti ima dojenček približno 15.000 sinapse na nevronu.
V vidni skorji možganov (delu, ki je odgovoren za vid) proizvodnja sinapse doseže vrhunec že pri približno 8 mesecih starosti. V predfrontalni skorji se najvišje ravni sinapse pojavijo nekje v prvem letu življenja. Ta del možganov se uporablja za različna kompleksna vedenja, vključno z načrtovanjem in osebnostjo.
Od 2 do 10 let
V drugem letu življenja število sinaps dramatično upada. Sinaptično obrezovanje se zgodi zelo hitro med 2. in 10. letom starosti. V tem času se izloči približno 50 odstotkov dodatnih sinaps. V vidni skorji se obrezovanje nadaljuje do približno 6. leta starosti.
Adolescence
Sinaptično obrezovanje se nadaljuje skozi mladost, vendar ne tako hitro kot prej. Skupno število sinaps se začne stabilizirati.
Medtem ko so raziskovalci nekoč mislili, da možgani obrezujejo sinapse do zgodnje adolescence, je nedavno napredovanje odkrilo drugo obdobje obrezovanja v pozni mladostni dobi.
Zgodnja odraslost
Po novejših raziskavah se sinaptično obrezovanje dejansko nadaljuje v zgodnjo odraslost in preneha nekje v poznih 20-ih.
Zanimivo je, da se v tem času obrezovanje večinoma dogaja v možganskem prefontalnem korteksu, ki je del možganov, ki je močno vpet v procese odločanja, osebnostnega razvoja in kritičnega razmišljanja.
Ali sinaptično obrezovanje pojasni začetek shizofrenije?
Raziskave, ki proučujejo razmerje med sinaptičnim obrezovanjem in shizofrenijo, so še v zgodnjih fazah. Teorija je, da so možgani shizofrenih "preveč obrezani", in to prekomerno obrezovanje povzročajo genetske mutacije, ki vplivajo na sinaptični proces obrezovanja.
Ko so na primer raziskovalci pregledali slike možganov ljudi z duševnimi motnjami, kot je shizofrenija, so ugotovili, da imajo ljudje z duševnimi motnjami manj sinaps v predfrontalni regiji v primerjavi z možgani ljudi brez duševnih motenj.
Nato je obsežna študija analizirala možgansko tkivo in DNK več kot 100.000 ljudi in ugotovila, da imajo ljudje s shizofrenijo določeno gensko različico, ki je lahko povezana s pospeševanjem procesa sinaptičnega obrezovanja.
Potrebnih je več raziskav, da bi potrdili hipotezo, da nenormalno sinaptično obrezovanje prispeva k shizofreniji. Čeprav je to še daleč, lahko sinaptično obrezovanje predstavlja zanimivo tarčo pri zdravljenju ljudi z duševnimi motnjami.
Je sinaptično obrezovanje povezano z avtizmom?
Znanstveniki še vedno niso natančno določili vzroka avtizma. Verjetno je več dejavnikov, vendar so pred kratkim raziskave pokazale povezavo med mutacijami nekaterih genov, povezanih s sinaptično funkcijo, in motnjami avtističnega spektra (ASD).
Za razliko od raziskav o shizofreniji, ki teoretizirajo, da so možgani "pretirano obrezani", raziskovalci domnevajo, da so možgani ljudi z avtizmom "premalo obrezani." Teoretično torej to premajhno obrezovanje vodi v preveliko ponudbo sinaps v nekaterih delih možganov.
Da bi preizkusili to hipotezo, so raziskovalci pregledali možgansko tkivo 13 otrok in mladostnikov z avtizmom in brez njega, ki je umrl med 2. in 20. letom starosti. Znanstveniki so ugotovili, da imajo možgani mladostnikov z avtizmom veliko več sinaps kot možgani nevrotipskih mladostnikov. Majhni otroci v obeh skupinah so imeli približno enako število sinaps. To kaže, da se stanje lahko pojavi med obrezovanjem. Ta raziskava kaže le razliko v sinapsah, ne pa tudi, ali je ta razlika lahko vzrok ali posledica avtizma ali le povezanost.
Ta teorija premajhnega obrezovanja lahko pomaga razložiti nekatere pogoste simptome avtizma, kot so preobčutljivost za hrup, luči in družbene izkušnje, pa tudi epileptični napadi. Če naenkrat streli preveč sinaps, bo oseba z avtizmom verjetno čutila preobremenitev hrupa in ne natančno nastavljenega možganskega odziva.
Poleg tega so pretekle raziskave povezale avtizem z mutacijami v genih, ki delujejo na protein, znan kot mTOR kinaza. V možganih bolnikov z avtizmom so ugotovili velike količine preaktivnega mTOR-ja. Pokazalo se je tudi, da je prekomerna aktivnost na poti mTOR povezana s prekomerno proizvodnjo sinaps. Ena od raziskav je pokazala, da so miši s preaktivnim mTORjem imele pomanjkljivosti v svojem sinaptičnem obrezovanju in so pokazale socialno vedenje, podobno ASD.
Kam vodi raziskava o sinaptičnem obrezovanju?
Sinaptično obrezovanje je bistven del razvoja možganov. Če se znebite sinapse, ki je ne uporabljate več, postanejo možgani učinkovitejši s starostjo.
Danes večina idej o razvoju človeških možganov izhaja iz te ideje o plastičnosti možganov. Raziskovalci zdaj iščejo načine za obrezovanje obrezovanja z zdravili ali ciljno terapijo. Prav tako preučujejo, kako to novo razumevanje sinaptičnega obrezovanja uporabiti za izboljšanje otroške vzgoje. Raziskovalci preučujejo tudi, kako lahko oblika sinapsi igra duševno oviranost.
Postopek sinaptičnega obrezovanja je lahko obetaven cilj pri zdravljenju ljudi s stanji, kot sta shizofrenija in avtizem. Vendar pa so raziskave še v zgodnjih fazah.
