Visuele cortex Hersencelrijping hangt af van de ervaring met licht

Een onderzoeksteam in het Picower Instituut voor Leren en Geheugen van MIT en het Departement Brian en Cognitive Sciences hebben kleine moleculaire signalen geïdentificeerd die bepalen hoe de verbindingen tussen hersencellen rijpen als ze ogen voor het eerst zien.
De 12 auteurs van het onderzoek voerden hun werk uit in het laboratorium van Mriganka Sur, Paul E. Newton (1965), hoogleraar Neurowetenschappen aan het MIT, en bij vele andere onderzoekscentra in het buitenland.
Micro-RNA-moleculen waarvan de aanwezigheid hielp bij het ontwikkelen van de verbindingen tussen cellen die verantwoordelijk zijn voor het waarnemen en verwerken van signalen van licht, waar ze door de onderzoekers werden geïdentificeerd tijdens het werken aan de hersenen van muizen.
Bij normale hersenontwikkeling laten deze micro-RNA's visuele hersengebieden toe om specifieke verbindingen te versterken in reactie op licht dat wordt ontvangen van hun omgeving. Dit proces wordt synaptische plasticiteit genoemd. Als één of beide ogen geen licht hebben, nemen de niveaus van deze micro-RNA's af, wat resulteert in onderontwikkeling van de verbindingen.
Postdoc Nikolaos Mellios, de hoofdauteur van een onderzoeksrapport dat verschijnt in de huidige uitgave van het wetenschappelijke tijdschrift Nature Neuroscience, legde uit:

"Onze studie is de eerste die het bestaan ??van talrijke ervaringsafhankelijke micro-RNA's in de visuele cortex aantoont, en om aan te tonen dat remming van een van deze kleine RNA's een groot verlies in het vermogen van neuronen veroorzaakt om zich aan te passen aan veranderingen in hun input ."

Dit type onderzoek is cruciaal omdat neurowetenschappers meer bewijs zien dat afwijkingen in de hersenontwikkeling een rol spelen bij hersenaandoeningen. Niveaus van micro-RNA-moleculen die ofwel te hoog of te laag zijn, kunnen bijdragen aan deze abnormaliteiten.
Hun onderzoek concentreerde zich op een micro-RNA-molecuul genaamd miR-132, dat als het hersengebied dat verantwoordelijk is voor het gezichtsvermogen, de primaire visuele cortex, volwassen werd, het miR-132-molecuul geleidelijk in overvloed liet toenemen.

Om te onderzoeken hoe dit molecuul van invloed kon zijn op het vermogen van dit deel van de hersenen om zich aan veranderende omstandigheden aan te passen, werd één ooglid in muizen aan elkaar genaaid door de onderzoekers om te voorkomen dat zenuwsignalen van dat oog neuronen bereikten in de visuele cortex. Omdat één oog open bleef en normaal gegevens naar de cortex doorstuurde, konden ze onderzoeken hoe de visuele cortex reageerde op de gemengde signalen, met aanwijzingen over het vermogen van de hersenen om zich aan te passen aan veranderingen in de invoer.
Onder leiding van co-eerste auteur Hiroki Sugihara, gebruikten ze een innovatieve methode om real-time activiteit in de hersenen van levende muizen te evalueren, om aan te tonen dat een vermindering van miR-132 neuronen hun rijping vertraagde en de muizen niet in staat stelde om te reageren op de veranderingen in signalen van elk oog.
Onderzoekers weten dat micro-RNA's genexpressie en coderen van eiwitten in cellen orkestreren, hoewel er niet veel bekend is over hoe deze moleculen bijdragen aan processen van hersenontwikkeling die afhankelijk zijn van ervaring en externe omgeving. Dit onderzoek toont aan dat micro-RNA's in feite een cruciale rol spelen in synaptische plasticiteit, vooral tijdens gevoelige perioden van vroege rijping.
Micro-RNA werd pas twaalf jaar geleden ontdekt, maar onderzoek van deze moleculen heeft geleid tot een beter begrip van hoe genen en genetische systemen met elkaar communiceren in levende organismen.
Geschreven door Grace Rattue