Neuronien karsinnan merkitys
Hermosto koostuu miljoonista neuroneista, jotka ovat yhteydessä toisiinsa monimutkaisten yhteyksien kautta. Kehomme tuottaa alkio- ja sikiövaiheesta lähtien valtavan määrän hermosoluja, jotka suorittavat erilaisia toimintoja. Kaikki syntyneet solut eivät kuitenkaan ole hyödyllisiä, ja silloin neuronien karsinta tulee peliin.
Neuronien karsinta on luonnollinen prosessi, jota tapahtuu elämämme eri vaiheissa. Sen sanotaan olevan välttämätöntä aivotoiminnan ja oppimisen optimoimiseksi. Jotkut todisteet kuitenkin osoittavat, että se voi liittyä myös tiettyihin mielenterveyshäiriöihin.
Neuronien karsinta
Neuronit ovat hermoston anatomisia ja toiminnallisia yksiköitä. Ne ovat sekä pieniä että arvokkaita. Nämä solut muodostavat elimiä ja kudoksia. Lisäksi ne ovat vastuussa tiedon vastaanottamisesta ja lähettämisestä hermoverkoston kautta. Esimerkiksi kun ääniaallot saavuttavat korvasi, neuronit stimuloivat hermosoluja kyseisellä alueella. Sieltä aivoihisi lähetetään hermoimpulssi, joka käsittelee tiedon ja tulkitsee sen ääneksi.
Raskauden aikana, alkiosta lähtien, hermosoluja alkaa muodostua. Tämä prosessi pysyy vakiona, noin kahden vuoden ikään saakka. Näin ollen lapsella on paljon enemmän hermosoluja kuin kenelläkään aikuisella. Sanotaan, että tämän ylituotannon tehtävänä on helpottaa lasten oppimista.
Kaikki oppimamme kiinnittyy aivoihimme synaptisten kuvioiden muodossa. Nämä ovat vain yhteyksiä, joita eri neuroniryhmät luovat keskenään. Näin ollen, mitä enemmän neuroneja on saatavilla, sitä helpompi on linkittää ja rakentaa malleja.
Kaikki syntyneet neuronit eivät kuitenkaan tule osaksi verkkoa. Nämä “jäljelle jääneet” neuronit hylätään karsimalla. Tämä prosessi koostuu ei-toiminnallisten neuronien poistamisesta aivojen toiminnan optimoimiseksi.
Kuinka neuronien karsinta toimii?
Lapsuudessa, noin kahden vuoden iässä, sääntelevä karsintaprosessi alkaa. Se poistaa huonosti toimivat liitännät. Esimerkiksi visuaalinen aivokuori sekä selkäydin hylkää sarjan synapseja, mikä edistää näön kehittymistä.
Sitten murrosiässä tapahtuu toinen karsintaprosessi. Tämä pysyy aktiivisena aikuisikään asti. Nykyään ei vielä ymmärretä täysin niitä mekanismeja, jotka aktivoivat ja säätelevät neuronien karsimista.
Fraktalkiini, täydentävät proteiinit ja mikrogliasolut
Vuonna 2020 Sakai julkaisi artikkelin, jossa hän selittää erilaisia hypoteeseja neuronien karsinnasta. Yksi niistä mainitsee fraktalkiinin. Tämä on molekyyli, joka viestii aivoille tarpeesta aktivoida mikrogliasoluja. Ne ovat osa kehon puolustusta ja ovat vastuussa patogeenien nielemisestä sairauksien välttämiseksi.
Hiirillä tehdyssä kokeessa tutkijat häiritsivät fraktalkiinien kommunikaatiota hermosolujen ja mikrogliasolujen välillä. He totesivat, että näillä hiirillä oli epäkypsät synaptiset yhteydet, joita ei muuten olisi olemassa.
Pääsääntöisesti täydentävät proteiinit täyttävät mahdollisten patogeenisten solujen signalointitehtävän niiden eliminoimiseksi. Siten on ehdotettu, että nämä molekyylit yhdessä fraktalkiinin kanssa leikkaavat yhteyksiä, joilla on alhainen aktiivisuus, tarkoituksenaan tuhota ne.
Neuronien karsinnan merkitys lapsen kehityksessä
Tähän saakka kertynyt näyttö osoittaa, että neuronien ylituotanto voi olla evoluutiomekanismi. Itse asiassa lisääntyneet synaptiset yhteydet parantavat oppimista useilla tavoilla. Tämän vuoksi usein sanotaan, että lapset ovat kuin “sieniä”, ja he kykenevät oppimaan hyvin nopeasti.
Liian monet yhteydet voivat kuitenkin myös hidastaa hermoimpulssin matkaa. Tämän seurauksena vasteajat voivat olla hitaampia. Tämä voi olla jopa kohtalokasta, jos henkilö on vaarallisessa tilanteessa, sillä kehon täytyy käyttää myös enemmän energiaa.
Niinpä harvoin käytettyjen synaptisten reittien poistamiseksi karsitaan neuroneita. Toisaalta aktiiviset neuronit vahvistuvat ja optimoituvat.
Tällä tavalla neuronien karsinta suosii oppimista, minkä avulla taas voimme sopeutua paremmin ympäristöömme. Tämä prosessi on siis olennainen mekanismi hermoston kehitykselle.
Neuronien karsinnan rooli mielenterveysongelmissa
Neuronien karsinta voi olla avainasemassa tiettyjen häiriöiden kehittymisessä. Sellgren et al (2019) suorittivat tutkimuksen skitsofreniapotilaiden neuronien karsinnasta. He päättelivät, että liiallinen karsinta voi aiheuttaa tämän häiriön, tai ainakin sillä voi olla siinä osansa.
Muut tutkimukset viittaavat neuronien karsinnan mahdolliseen rooliin Alzheimerin taudissa. Mutta koska tämän mekanismin toimintaa ei ymmärretä täysin, varmuutta ei ole.
On ehdotettu, että eri tekijät voivat muuttaa neuronien karsintaprosessia, kuten ikä ja geneettiset viat. Jos nämä muuttujat osattaisiin tunnistaa, tiettyjen tähän mekanismiin liittyvien häiriöiden oireita voitaisiin mahdollisesti säädellä.
Kaikki lainatut lähteet tarkistettiin perusteellisesti tiimimme toimesta varmistaaksemme niiden laadun, luotettavuuden, ajantasaisuuden ja pätevyyden. Tämän artikkelin bibliografia katsottiin luotettavaksi ja akateemisesti tai tieteellisesti tarkaksi.
- Sakai, J. (2020). Core Concept: How synaptic pruning shapes neural wiring during development and, possibly, in disease. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(28), 16096-16099.
- Sellgren, C. M., Gracias, J., Watmuff, B., Biag, J. D., Thanos, J. M., Whittredge, P. B., … & Perlis, R. H. (2019). Increased synapse elimination by microglia in schizophrenia patient-derived models of synaptic pruning. Nature neuroscience, 22(3), 374-385.
- Sootha, B. (2021). Deleting Neurons: A closer look at Synaptic Pruning. ScienceOpen Posters.