Definice
Synaptické prořezávání je přirozený proces, ke kterému dochází v mozku mezi raným dětstvím a dospělostí. Během synaptického prořezávání mozek eliminuje další synapsy. Synapsy jsou mozkové struktury, které umožňují neuronům přenášet elektrický nebo chemický signál do jiného neuronu.
Synaptické prořezávání se považuje za mozkový způsob odstraňování spojení v mozku, které již nejsou zapotřebí. Vědci se nedávno dozvěděli, že mozek je více „plastický“a tvarovatelný, než se dříve myslelo. Synaptické prořezávání je způsob, jak naše tělo udržuje efektivnější mozkové funkce, jak stárneme a získáváme nové komplexní informace.
Jak se dozví více o synaptickém prořezávání, mnoho vědců se také ptá, zda existuje souvislost mezi synaptickým prořezáváním a nástupem některých poruch, včetně schizofrenie a autismu.
Jak funguje synaptické prořezávání?
Během dětství mozek zažívá velké množství růstu. Během časného vývoje mozku dochází k explozi tvorby synapsí mezi neurony. Tomu se říká synaptogeneze.
Toto rychlé období synaptogeneze hraje zásadní roli v učení, tvorbě paměti a adaptaci na počátku života. Ve věku přibližně 2 až 3 let dosáhne počet synapsí nejvyšší úrovně. Ale poté krátce po tomto období synaptického růstu začne mozek odstraňovat synapse, které již nepotřebuje.
Jakmile mozek vytvoří synapse, může být posílen nebo oslaben. Závisí to na tom, jak často se synapse používá. Jinými slovy, proces se řídí zásadou „použijte nebo ztratte“: Synapse, které jsou aktivnější, jsou posíleny a synapse, které jsou méně aktivní, jsou oslabeny a nakonec ořezány. Proces odstraňování irelevantní synapsí během této doby se označuje jako synaptické prořezávání.
Včasné synaptické prořezávání je většinou ovlivněno našimi geny. Později to vychází z našich zkušeností. Jinými slovy, to, zda je synapse ořezávána nebo ne, je ovlivněno zkušenostmi vyvíjejícího se dítěte se světem kolem nich. Neustálá stimulace způsobuje růst synapsí a jejich stálost. Ale pokud dítě dostává malou stimulaci, mozek si bude udržovat méně těchto spojení.
Kdy dochází k synaptickému prořezávání?
Načasování synaptického prořezávání se liší podle oblasti mozku. Některé synaptické prořezávání začíná velmi brzy ve vývoji, ale nejrychlejší prořezávání nastává mezi zhruba 2 a 16 lety.
Rané embryonální stadium do 2 let
Vývoj mozku v embryu začíná jen pár týdnů po početí. Sedmým měsícem těhotenství začne plod vydávat vlastní mozkové vlny. Během této doby mozek vytváří nové neurony a synapsie extrémně vysokou rychlostí.
Během prvního roku života počet synapsí v mozku dítěte roste více než desetkrát. Ve věku 2 nebo 3 let má dítě asi 15 000 synapsí na neuron.
Ve vizuální kůře mozku (část zodpovědná za vidění) dosahuje produkce synapse svého vrcholu ve věku asi 8 měsíců. V prefrontální kůře se nejvyšší hladiny synapsí vyskytují někdy během prvního roku života. Tato část mozku se používá pro celou řadu komplexních chování, včetně plánování a osobnosti.
Ve věku 2 až 10 let
Během druhého roku života počet synapsí dramaticky klesá. Synaptické prořezávání probíhá velmi rychle mezi 2 a 10 lety. Během této doby je eliminováno asi 50 procent dalších synapsí. Ve vizuální kůře stříhání pokračuje až do věku asi 6 let.
Dospívání
Synaptické prořezávání pokračuje dospíváním, ale ne tak rychle jako dříve. Celkový počet synapsí se začíná stabilizovat.
Zatímco vědci kdysi mysleli, že mozek pouze ořezává synapse až do časného dospívání, nedávný pokrok objevil druhé období prořezávání během pozdního dospívání.
Brzy dospělost
Podle novějšího výzkumu synaptické prořezávání skutečně pokračuje do rané dospělosti a zastavuje se někdy na konci 20. let.
Je zajímavé, že během této doby se stříhání většinou vyskytuje v mozkové prefontální kůře, která je součástí mozku silně zapojeným do rozhodovacích procesů, rozvoje osobnosti a kritického myšlení.
Vysvětluje synaptické prořezávání nástup schizofrenie?
Výzkum, který zkoumá vztah mezi synaptickým prořezáváním a schizofrenií, je stále v raných stádiích. Teorie je taková, že schizofrenní mozky jsou „přeřezávány“a toto přeřezávání je způsobeno genetickými mutacemi, které ovlivňují proces synaptického prořezávání.
Například když se vědci podívali na obrázky mozků lidí s mentálními poruchami, jako je schizofrenie, zjistili, že lidé s duševními poruchami měli v prefrontální oblasti méně synapsí ve srovnání s mozky lidí bez mentálních poruch.
Velká studie poté analyzovala post mortem mozkovou tkáň a DNA od více než 100 000 lidí a zjistila, že lidé se schizofrenií mají specifickou genovou variantu, která může být spojena se zrychlením procesu synaptického prořezávání.
K potvrzení hypotézy, že abnormální synaptické prořezávání přispívá ke schizofrénii, je nutný další výzkum. I když je to ještě daleko, synaptické prořezávání může představovat zajímavý cíl pro léčbu lidí s duševními poruchami.
Je synaptické prořezávání spojeno s autismem?
Vědci stále nestanovili přesnou příčinu autismu. Je pravděpodobné, že ve hře je několik faktorů, ale v poslední době výzkum ukázal souvislost mezi mutacemi v určitých genech souvisejících se synaptickou funkcí a poruchami autistického spektra (ASD).
Na rozdíl od výzkumu schizofrenie, který teoretizuje, že mozek je „přeřezán“, vědci předpokládají, že mozky lidí s autismem mohou být „podřezány“. Teoreticky pak toto podříznutí vede k nadměrné nabídce synapsí v některých částech mozku.
Vědci zjistili, že mozky adolescentů s autismem měly mnohem více synapsí než mozky neurotypických adolescentů, aby testovaly tuto hypotézu.. Malé děti v obou skupinách měly zhruba stejný počet synapsí. To naznačuje, že tento stav může nastat během procesu prořezávání. Tento výzkum ukazuje pouze rozdíl v synapsích, ale ne to, zda tento rozdíl může být příčinou nebo důsledkem autismu, nebo jen asociací.
Tato teorie ořezávání může pomoci vysvětlit některé běžné příznaky autismu, jako je přecitlivělost na hluk, světla a sociální zážitky, jakož i epileptické záchvaty. Pokud je spuštěno příliš mnoho synapsí najednou, osoba s autismem pravděpodobně zažije přetížení šumu spíše než jemně vyladěnou mozkovou odpověď.
Minulý výzkum navíc spojil autismus s mutacemi v genech, které působí na protein známý jako mTOR kináza. V mozku pacientů s autismem bylo nalezeno velké množství hyperaktivní mTOR. Ukázalo se také, že nadměrná aktivita v dráze mTOR je spojena s nadměrnou produkcí synapsí. Jedna studie zjistila, že myši s hyperaktivním mTOR vykazovaly defekty ve svém synaptickém prořezávání a vykazovaly sociální chování podobné ASD.
Kam směřuje výzkum synaptického prořezávání?
Synaptické prořezávání je nezbytnou součástí vývoje mozku. Tím, že se zbavíte synapsí, které se již nepoužívají, se stárnutím mozek stává efektivnějším.
Dnes většina myšlenek o vývoji lidského mozku čerpá z této myšlenky plasticity mozku. Vědci nyní hledají způsoby, jak kontrolovat ořezávání léky nebo cílenou terapií. Rovněž se zabývají tím, jak využít toto nové chápání synaptického prořezávání ke zlepšení vzdělávání dětí. Vědci také studují, jak by tvar synapsí mohl hrát roli v mentálním postižení.
Proces synaptického prořezávání může být slibným cílem pro léčení lidí s podmínkami, jako je schizofrenie a autismus. Výzkum je však stále v počátečních fázích.
