نورونهایی که تازه تشکیل شده‌اند، مهاجرت چند قطبی (multipolar migration) آهسته‌ای را انجام می‌دهند. سپس، مهاجرت به یک جابجایی (locomotion) سریع تبدیل می‌شود. این مطالعه نشان داد نورونهای زیر بنایی (subplate neurons) سیگنالهایی را از طریق سیناپسها به نورونهای در حال مهاجرت چند قطبی ارسال می‌کنند؛ این پدیده منجر به تغییر مهاجرت (آهسته) آنها به جابجایی (سریعتر) می‌شود.
نئوکورتکس مخ در انسان مسئول اعمال پیشرفته مغز همچون تفکر آگاهانه و زبان است. در نئوکورتکس، نورونها بصورت دقیق در یک آرایش ۶ لایه‌ای قرار می‌گیرند. این ساختار نئوکورتیکال با تشکیل متوالی میلیاردها نورون و مهاجرت آنها به سمت سطح مغز در دوران جنینی، پدید می‌آید. “نورونهای زیر بنایی” یکی از اولین انواع نورونها هستند که در نئوکورتکس تشکیل می‌شوند. آنها بصورت موقت در زمان تکامل نئوکورتکس فعالیت می‌کنند و در زمان به پایان رسیدن تکامل، ناپدید می‌شوند. با این حال، عملکرد نورونهای زیر بنایی در مهاجرت عصبی ناشناخته بوده‌است.
سیناپسها ساختارهایی هستند که نورونها را به یکدیگر مرتبط می‌سازند. در نورونهای بالغ، سیناپسها در قادر ساختن نورونها بمنظور برقراری ارتباط با یکدیگر، حیاتی هستند و این ارتباط عملا برای تمامی فعالیتهای عصبی ضروری است. با این حال، نقش سیناپسها در مهاجرت نورونی طی تکامل قشر، شناخته‌شده نبوده است.
در این مطالعه، تیم تحقیق به این مورد دست یافت که نورونهای زیر بنایی، سیناپسهای موقتی با نورونهای تازه تشکیل شده، برقرار می‌کنند؛ و سیگنالهایی را بمنظور کنترل مهاجرت آنها ارسال می‌کنند.
دکتر چیاکی اوتاکا- مارویاما، یکی از مولفین اول این مطالعه گفت: “ما دریافتیم یک نوع خاص از نورونها، نورونهای زیربنایی، با برقراری ارتباط با نورونهای تازه تشکیل شده از طریق سیناپسها، مهاجرت آنها را کنترل می‌کنند. ما با این نکته شگفت زده شدیم زیرا بر این باور بودیم سیناپسها ساختارهایی هستند که توسط نورونهای بالغ مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اولین بار است که سیناپسها در مراحل اولیه تکامل (مغز) مشاهده می‌شوند”.
نتایج این مطالعه در تاریخ ۲۰ آپریل در نشریه Science منتشر شده‌است.
طی تکامل نئوکورتکس در جنین، نورونها در نقاط عمقی مغز با تقسیمهای متوالی سلولهای اجدادی عصبی تشکیل می‌شوند. نورونهای زیر بنایی اولین نورونهایی هستند که در نئوکورتکس تشکیل می‌شوند، و آنها لایه‌ای را تحت عنوان “لایه زیر بنایی” تشکیل می‌دهند. پس از تشکیل نورونهای زیر بنایی، سلولهای اجدادی عصبی، تعداد زیادی از نورونهای اجرایی تشکیل می‌دهند؛ این نورونهای اجرایی بصورت توده‌ای و بسیار زیاد به سطح مغز مهاجرت می‌کنند و لایه‌های مختلف نئوکورتکس را تشکیل می‌دهند. زمانیکه نورونهای اجرایی برای اولین بار تشکیل شدند، آنها به شکل ستاره‌ای یا چند قطبی هستند و بصورت آهسته و پیچیده و بدون مسیر مشخص مهاجرت می‌کنند. این نوع مهارجت تحت عنوان مهارجت چند قطبی نامیده می‌شود. با این حال، در برخی نقاط، نورونهای چند قطبی بصورت ناگهانی به شکل دوکی با دو برآمدگی تغییر شکل می‌دهند؛ و سپس مهاجرتی سریع به سمت سطح مغز را آغاز می‌کنند که تحت عنوان فرآیندی به نام جابجایی یا مهاجرت نورونی محوری نامیده می‌شود. مکانیسمی که این تغییر شکل را کنترل می‌کند، ناشناخته بوده‌است.
دکتر اوتاکا- مارویاما قصد داشت تا دریابد چگونه تعداد زیادی نورون می‌توانند بمنظور تشکیل دقیق و عملکردی لایه‌های نئوکورتکس سازماندهی شوند. او بهمراه همکارانش به این مورد دست یافت که نورونهای تازه تشکیل شده در رویان موش، در لایه زیر بنایی از مهاجرت چند قطبی به جابجایی تغییر رویه می‌دهند. با این یافته، آنها این فرضیه را مطرح ساختند که نورونهای زیر بنایی می‌توانند در سازماندهی مهاجرت نورونی دخیل باشند. آنها دریافتند نورونهای زیر بنایی زوائدی را بصورت فعالانه بمنظور تشکیل سیناپسهای موقتی با نورونهای چند قطبی تازه تشکیل شده و در حال مهاجرت، ایجاد می‌کنند. برقراری ارتباط از طریق این سیناپسها برای مهاجرت، بااهمیت است؛ زیرا جلوگیری از این ارتباط از مهاجرت کارآمد نورونهای تازه تشکیل شده، جلوگیری می‌کند. در مقابل، با در معرض نوروترنسمیتر گلوتامات قرار دادن نورونهای تازه تشکیل شده، که فعالیت سیناپسی را تقلید می‌کند، مهاجرت محوری افزایش می‌یابد. این نتایج به این مورد اشاره دارند که نورونهای زیر بنایی مانند تنظیم کننده‌هایی در یک مسابقه time-trial با تعداد زیادی شرکت کننده عمل می‌کنند که تصمیم می‌گیرند کدام شرکت کننده و در چه زمانی شروع به حرکت کند.
اختلالات روانی متعددی مانند اوتیسم و اسکیزوفرنی با نقایصی در جابجایی و مهاجرت محوری در ارتباط هستند. بهمین خاطر این نتایج در فهم دلایل این بیماری‌ها یاری رسان هستند. این نتایج همچنین ما را در رسیدن به پاسخ این سوال که چگونه ساختارهای پیچیده‌ای مانند نئوکورتکس انسان تکامل یافته است، یاری رسان است.
