نگاهی نزدیک به فرایند هرس سیناپسی

برای چندین دهه، عصب شناسان بر این باور بودند که هرس سیناپسی یا فرایند حذف سیناپس توسط سلول های خاصی بنام میکروگلیاها صورت می گیرد که موجب رشد و عملکرد صحیح مغز و سلامتی آن می شود. اما میکروگلیاها بسیار کوچک و سریع هستند، بدین منظور محققان هنوز کاملا متوجه نشده اند که چگونه میکروگلیاها بر سیناپس های خاصی اثر می گذارند و یا چگونه بر حالت پلاستیسیتی و پردازش مغزی موثرند. 

محققان آزمایشگاه زیست شناسی اروپا (EMBL) در ایتالیا موفق به ساخت تکنیک تصویر برداری جدیدی شدند که نشان می دهد چگونه میکروگلیاها در حوزه سیناپسی عمل می کنند و بینش های جدیدی در مورد چگونگی کارکرد میکروگلیاها در مغز ایجاد کرده است.

مقاله مرتبط: ارتباط سیناپسی، مهاجرت نورونی را کنترل می‌کند

جادوی میکروگلیا

انسان ها از بلد تولد دارای سیناپس های مغزی بسیاری هستند که نقاط تماس میان سلول های متفاوت مغزی را تامین می کنند. مطالعات بر روی مغز افراد فوت شده، نشان می دهد که مغز نوزادان ارتباطات سیناپسی بسیار گسترده ای را تا زمان کودکی با خود بهمراه دارند. اما تعداد اتصالات سیناپسی در طی دوران نوجوانی بطور چشمگیری کاهش می یابد و محققان معتقدند که فرایند هرس شدن سیناپس ها بمنظور رشد سالم مغز ضروریست. هنگامی که فرایند هرس شدن آغاز گردد، ممکنست منجر به بروز اختلالات عصبی همچون اختلال اسکیزوفرنیا و یا دسته اختلالات دمانس در آینده شود.

ماری ترمبلای، دانشمند عصب شناس در دانشگاه لانول کانادا می گوید که در حال حاضر شواهد قابل توجهی وجود دارد که نشان می دهد میکروگلیا بعنوان سلولی کوچک و مرتبط با سیستم ایمنی می تواند نقشی کلیدی در فرایند هرس شدن سیناپسی بازی کند. میکروگلیا ها در مغز بسیار فعال می باشند و مدار های مهم مغزی را اصلاح می کنند. در دهه گذشته، ما می دانستیم که میکروگلیاها در رشد مغز نقشی مهم دارند اما حال متوجه شدیم که در مغز بالغ نیز نقشی اساسی بازی می کند.

همچنین حال متوجه می شویم که میکروگلیاها در پلاستیسیتی مغزی، یادگیری و حافظه نقش دارند. بنابراین بسیار مهم است که نقش فیزیولوژیک آنها را در ارتباط با مغز و هرس شدن سیناپسها بدانیم. برخی از محققان معتقدند که شواهد قدرتمندی بمنظور حمایت از تئوری میکروگلیا و رشد مغز بوسیله هرس سیناپسی وجود دارد اما بعضی از محققان نیز هنوز با مدارک ارائه شده موافق نیستند و آنها را مدارکی محکم بحساب نمی آورند.

ادوارد بولمور می گوید : ” تئوری مطرح شده ادعای جالبی دارد اما ادعای محکمی نیست، زیرا ما حتی یک مدرک تصویربرداری که حاکی از هرس شدن سیناپسی بوسیله میکروگلیا ها باشد، در دست نداریم. ثانیا هرس سیناپسی بر روی مغز افراد فوت شده بررسی گشته است و ما ابزار مناسبی بمنظور نشان دادن فرایند دقیق هرس سیناپسی در دست نداریم.”

کورنلیوس گراس و تیم وی در EMBL امیدوار بودند تا راهی برای ارائه مدارک در حوزه هرس شدن سیناپسی پیدا کنند. وی می گوید که نظریه حاکم مبنی بر اینست که میکروگلیاها به معنای واقعی کلمه دست به هرس تمامی سیناپس ها می زنند، همچنین سیناپس ها بسیار کوچک و میکروگلیا ها بسیار پویا هستند که به محققان اجازه تصویر برداری دقیق نمی دهد.

گراس و همکارانش طی ۵ سال مطالعه بر روی روش های تصویر برداری بر روی سلول های هیپوکامپ و عملکرد میکروگلیاها، توانستند از ترکیب ورق نوری میکروسکوپ فلورسنت و میکروسکوپ نوری – الکترونی (CLEM) استفاده کنند و شاهد این اتفاق بودند که میکروگلیا ها تمام اتصالات را از بین نمی برند بلکه نقاط اصلی تماس میان سلول ها را از بین می برند. میکروگلیاها پیامی با عنوان (filopodia) به سیناپس ها می فرستند و سپس عمل هرس اتفاق می افتد. نتایج مقاله در شماره ۲۶ مجله     ” Nature Communication” منتشر گردیده است.

این فرایندی انتخابیست. ما متوجه شدیم که سیناپس ها بطور کامل از بین نمی روند حتی پس از زمانیکه میکروگلیاها شروع به هرس کردن آنها کرده باشند. گراس معتقدست که باید تئوری میکروگلیاها و هرس شدن سیناپسی مورد اصلاح قرار بگیرد. زیرا میکروگلیا ها موجب حذف سیناپس ها نمی شوند بلکه راه را برای شکلگیری بهتر آنها باز می کنند تا ارتباطات جدید شکل بگیرند.

مقاله مرتبط: حافظه؛ از توالی سیناپسی تا خاطره‌سازی

درک فرایند

ترمبلای می گوید که یافته های گراس بسیار جالب هستند و تکنیک جدید آنها می تواند مطالعه بر روی عملکرد میکروگلیاها را توسعه بخشد. ما هم اکنون می دانیم که میکروگلیاها بسیار ناهمگون هستند. آنها دسته های متفاوتی دارند و وظایف متفاوتی را برای مغز انجام می دهند، همچنین آنها در طول عمر انسان کارکرد دارند و در مکان های متفاوتی از مغز انسان وجود دارند پس نقش تکنیک تصویر برداری جدیدی که معرفی شده است، می تواند بسیار با اهمیت تلقی شود. این مطالعه نشان می دهد که میکروگلیاها سعی می کنند تا سیناپس ها را دستکاری و اصلاح کنند که همین موضوع می تواند پیامد های بزرگی را برای کل فعالیت مدار های عصبی رقم بزند.

گراس امیدوارست که تحقیقات آینده بوسیله روش تکنیک برداری جدید بر روی نقش میکروگلیاها در حوزه رشد مغز صورت بگیرد.

هرس شدن سیناپسی از بسیاری جهات هنوز در حالتی از ابهام بسر می برد و ما نیز به مطالعات بیشتری نیاز داریم تا بتوانیم درک واضح تری از فرایند داشته باشیم. بعنوان مثال سیگنال های ” مرا از بین ببر ” و ” مرا از بین نبر ” چگونه ارسال و دریافت می شوند؟ یا اینکه کدامین سیناپس تشخیص داده می شود که پیام ” از بین رفتن ” را دریافت کند؟ زمانیکه بتوانیم پاسخ این سوالات را درک کنیم، پس می توانیم به درک بهتری از چگونگی رشد مغز بوسیله سلول ها و هرس شدن سیناپسی کارآمد برسیم.