뉴런이 연결을 잃기 위해 경쟁하는 방법

Jan 22, 2024

연구자들은 시냅스가 서로 경쟁하는 메커니즘과 발달 과정에서 약하고 시끄러운 시냅스가 제거되는 방식을 자세히 설명합니다.

규슈대학

이미지: 초기 발달에서 승모판 세포라고 불리는 뉴런은 여러 가지 사구체와 연결하기 위해 여러 가지를 성장시킵니다. 분재처럼 성장이 진행됨에 따라 가지가 강화되고 가지치기가 됩니다. 그러나 연구자들이 가지 강화의 메커니즘을 면밀히 조사하는 동안, 가지치기가 어떻게 유도되는지에 대해서는 아직 연구가 부족했습니다. 규슈대학교 연구진은 승모판 세포가 신경전달물질인 글루타메이트를 받으면 후속 신호가 RhoA의 국소 억제를 유발하여 수상돌기를 보호한다는 사실을 발견했습니다. 동시에, 탈분극은 글루타메이트 입력을 받지 못한 수상돌기에서 RhoA에 의해 제어되는 가지치기 기계를 활성화합니다. 승자 수상돌기가 모든 것을 차지합니다.더보기

출처: 규슈대학/이마이 연구실

일본 후쿠오카 - 큐슈 대학의 연구자들은 뇌 발달에서 근본적이지만 비판적으로 간과되는 단계인 시냅스 가지치기의 메커니즘을 밝혀냈습니다.

연구팀은 후각 시스템에 있는 뉴런의 일종인 쥐 승모판 세포를 사용하여 뉴런이 신경전달물질 신호를 수신할 때 수신한 수상돌기가 일련의 화학적 경로를 통해 보호된다는 사실을 발견했습니다. 동시에, 탈분극은 같은 세포의 다른 수상돌기가 가지치기를 촉진하는 다른 경로를 통과하도록 촉발합니다. 그들의 연구는 Developmental Cell 저널에 게재되었습니다.

뉴런이 어떻게 연결되고 스스로 리모델링되는지는 신경생물학의 근본적인 질문입니다. 적절한 네트워킹의 핵심 개념은 뉴런이 과도하고 잘못된 뉴런을 잘라내면서 다른 뉴런과의 연결을 형성하고 강화하는 것입니다.

"신경 회로 리모델링에서 흔히 사용되는 문구는 '함께 연결해 연결' 및 '동기화되지 않으면 링크가 끊어짐'입니다. 전자는 서로 신호를 전달하는 뉴런이 어떻게 연결을 강화하는 경향이 있는지를 설명하는 반면, 후자는 신호가 없으면 연결이 감소한다고 설명합니다."라고 이번 연구를 주도한 규슈대학교 의과대학 이마이 다케시 교수는 설명합니다. "이것은 적절한 두뇌 성숙을 위해 필수적인 정제 과정입니다."

지난 수십 년 동안 Imai 교수를 포함한 연구자들은 뉴런이 어떻게 연결을 형성하고 강화하는지에 대한 근본적인 과정을 탐구해 왔습니다. 그러나 이 과정에서 소수의 사람들이 검토하고 있는 한 가지 큰 공백이 있었습니다. 바로 연결이 제거되는 방법이었습니다.

"우리가 가지치기라고 부르는 신경 연결의 제거는 해당 분야의 모든 사람들이 알고 관찰한 일이었습니다. 그러나 문헌을 보면 그 과정을 이끄는 정확한 메커니즘에 대한 연구가 부족했습니다."라고 설명합니다. 후지모토 사토시.

연결 제거는 신경계의 모든 곳에서 발생합니다. 예를 들어 근육에 신호를 보내 움직이도록 신호를 보내는 신경근 접합부에서 발생합니다. 처음에 근육 섬유는 많은 운동 뉴런으로부터 입력을 받습니다. 성장함에 따라 이러한 연결은 미세 조정되어 하나의 뉴런이 하나의 근섬유에 연결될 때까지 일부는 강화되고 다른 일부는 제거됩니다. 이것이 바로 어릴 때 운동 조절과 조정이 어색한 이유입니다.

"우리는 재형성 과정에서 뉴런에서 정확히 무슨 일이 일어나는지 조사하기로 결정하고, 후각에 관여하는 뇌 중추인 후각 구에 위치한 세포의 일종인 쥐 승모판 세포를 사용하는 방법을 조사했습니다. 성인의 승모판 세포에는 다음과 같은 기능이 있습니다. 사구체라고 불리는 신호 전달 스테이션에 대한 단일 연결입니다. 그러나 초기 발달 단계에서는 승모판 세포가 많은 사구체로 가지를 보냅니다."라고 Fujimoto는 말합니다. "시간이 지남에 따라 이 가지들은 하나의 강력한 연결을 남기기 위해 가지치기됩니다. 결국 승모판 세포는 특정 유형의 냄새만 맡을 수 있습니다."

첫째, 연구팀은 후각 망울에 있는 신경 전달 물질인 글루타메이트의 자발적인 파동이 수상돌기 가지치기를 촉진한다는 사실을 발견했습니다. 그런 다음 팀은 승모판 세포의 내부 신호 전달 경로에 중점을 두었습니다. 그들이 발견한 것은 특정 연결을 강화하고 다른 연결을 제거하는 독특한 보호/처벌 장치였습니다.