소뇌에서 시냅스 연결이 너무 많으면 문제가 발생 함
세인트 루이스의 워싱턴 대학 의과 대학의 신경 과학자에 의한 마우스 소뇌에서의 너무 많은 시냅스 연결의 손상에 대한 새로운 연구는 자폐증 스펙트럼 장애 (ASD)와 소뇌에 대한 이전의 인간 연구를 뒷받침한다. 연구진은 자폐증 관련 유전자를 가진 쥐가 소뇌 시냅스가 너무 많아 새로운 운동 능력을 배우는 데 엄청난 어려움이 있음을 발견했습니다. ( 소뇌 는 대뇌 의 자매이며 "소뇌와 관련이 있거나 소뇌에 위치하고 있음을 의미합니다.")
워싱턴 대학의 과학자들은 시냅스 소뇌 연결이 너무 많으면 자폐증의 근원이 될 수있는 소뇌 내에서 의사 소통을 방해한다고 추측합니다. 이 연구 결과는 11 월 2 일 온라인 Nature Communications 에 온라인으로 게재되었습니다.
이번 연구에서 연구진은 소뇌의 시냅스 연결 수를 조절하는 특정 자폐증 관련 유전자 인 "ubiquitin RNF8"에 집중했다. RNF8 유전자가없는 어린 생쥐는 소뇌에서 너무 많은 시냅스 연결을 발생시켰다. 시간이 지남에 따라 연구자들은 RNF8 유전자를 가진 다른 마우스와 비교하여 이들 마우스에 대한 일련의 학습 실험을 수행했다.
소뇌는 모터 제어 및 균형을 미세 조정합니다. 주목할 만하게, RNF8 소뇌 유전자가 있거나없는 어린 생쥐는 그들의 규칙적인 움직임에 명백한 문제를 보이지 않았다 : 그들이 그들의 우리 근처에서 돌발함에 따라, 모든 생쥐가 조화되는 것으로 보였다.
그러나 놀랍게도 놀랍게도, 눈 깜짝 할 사이 검사 또는 롤링 실린더에서의 균형 잡기와 같은 새로운 운동 능력을 배우는 모든 마우스의 능력을 구체적으로 테스트 한 결과, RNF8 유전자가없고 너무 많은 마우스 시냅스 연결이 discombobulated되고 비참하게 실패했습니다. 한편, RNF8 유전자를 가진 쥐와 소뇌의 시냅스 연결이 적은 부분이 새로운 운동 능력을 신속하게 습득하게되었습니다.
세인트 루이스의 워싱턴 대학교 의과 대학 신경 과학부를 이끌고 본니 연구소 (Bonni Lab)의 책임자 인 성명서를 발표 한 수석 연구가 인 아자 드 본니 (Amad Bonni)
"이 연구는 자폐증 환자의 뇌에 시냅스가 너무 많이있을 가능성을 제기합니다. 더 많은 시냅스를 가짐으로써 뇌가 더 잘 작동한다고 생각할 지 모르지만 그럴 것 같지 않습니다. 증가하는 시냅스 수는 우리가 어떻게 알지는 못하더라도 학습 장애에 상관되는 개발중인 뇌의 뉴런들 사이에서 오해를 일으 킵니다. "
비록 소뇌와 자폐증 사이의 인과 관계가 수수께끼로 남아 있지만, 수많은 다른 인간 및 동물 연구는 자폐증과 소뇌의 비정상적인 기능적 연결성 및 구조적 이상을 상관시켰다.
최근까지 대부분의 의학 전문가들은 소뇌가 운동 능력을 미세 조정하고 균형을 유지하며 자전거 타기와 같은 일을하는 데 필요한 근육 기억과 만 관련이 있다고 생각했습니다. 그러나 소뇌가 하버드 의과 대학 제레미 슈마 만 (Jeremy Schmahmann)이 "사고의 디스코 메리아 (Dysmetria of Thought)"가설에 제시 한 것처럼 소뇌 운동이 미세 운동을하는 것과 같은 방식으로 소뇌가 우리의 생각과 감정을 미세하게 조정하는 데 도움이 될 수 있다는 증거가 늘어나고있다.
시냅스의 신경 다윈주의와 가지 치기는 신경 생물학의 핵심입니다.
조기 아동 발달 중에는 발판이 소뇌 반구 ( "작은 두뇌"의 라틴어)와 대뇌의 두 반구 (두뇌의 "라틴어"의 두 반구)를 포함하여 전체 뇌 전체에 걸쳐 여러 지역 사이에 놓여 있습니다. 이것은 신경 다위니즘을 통해 잘라내거나 시냅스 "화재 및 와이어"과정을 통해 요새화 될 미래의 신경 네트워크를위한 구조 기반을 만듭니다. 이상적으로, 뇌는 중복 된 시냅스 연결을 잘라내어 혼란을 줄이고 뇌 기능을 합리화하여 생각과 움직임의 유동성을 최적화합니다.
더 많은 시냅스 발사가 항상 더 나은 뇌 기능을 함축한다는 일반적인 가정은 신경 정신입니다. 사실, 앞서 언급했듯이, 너무 많은 신경 연결과 시냅스 형성을 갖는 것은 운동 학습을 방해하는 반면, 새로운 기술을 습득 할 때 감소 된 신경 활동은 빠른 학습과 관련이 있습니다.
2014 년 Chicago University Medical Center의 한 연구에 따르면 소뇌 내 Purkinje 세포 가지 치기 과정의 오작동은 어린 생쥐에서 운동 학습을위한 용량 감소와 관련이 있음이 확인되었습니다. 자폐증 마우스 모델을 사용하여 연구진은 자폐증과 같은 장애에서 뿌리 키예 (Purkinje) 세포가 시냅스 연결성을 저하시키는 능력이 크게 감소되었다고 지적했다. Purkinje 세포는 시냅스의 효능을 강화하거나 억제합니다. Purkinje 세포의 억제는 악기 연주, 테니스 공 제공, 키보드를 보지 않고 터치 타이핑 등과 같은 복잡한 미세 조정 된 운동 기술을 습득하는 데 중요합니다.
흥미롭게도 생쥐와 인간 모두에서 Purkinje 세포의 활동 과다는 소뇌의 시냅스 제거 (synaptic pruning)와 관련이있다. UChicago의 연구자들은 또한 지나치게 많은 시냅스 연결성이 소뇌의 능력을 방해하여 유동적이고 조율 된 운동 학습에 필요한 근육 운동을 자동으로 미세 조정한다고 결론을 내렸다.
성명서에서 시카고 대학의 신경 생물학 교수 인 Hansel Lab의 설립자 인 Christian Hansel은 "
"우리는 자폐증이있는 어린이에게서 전형적으로 나타나는 운동 장애에서 역할을하는 시냅스 이상을 확인했습니다. 자폐증은 때로 강렬한 세계 증후군으로 묘사됩니다. 너무 많고 너무 강한 흥분성 연결로 인해 감각 입력이 향상됩니다. 우리의 연구 결과는 이러한 현상을 밝혀 줄 수 있습니다. 비효율적 인 시냅스 가지 치기는 자폐증에서 공통적 인 모티브로 보인다. "
샌디에고 주립 대학 (SDSU)의인지 신경 과학자들은 2015 년 연구에서 자폐증 스펙트럼 장애가있는 소아 및 청소년에서 소뇌와 대뇌 피질의 기능적 연결성이 "과 연결되어 있음"을 확인했습니다.
SDSU 연구자들은 또한 소뇌의 감각 운동 영역과 대뇌 사이의 과도 적 연결이 학습과인지를 혼란 시킨다는 것을 발견했다. 고차원인지 기능적 연결성이 전뇌를 통해 다른 통신 네트워크와 통합 될 수있는 기회가 있기 전에 ASD 아동의 신경 회로망이 감각 운동 연결에 의해 독점 될 수있는 것으로 보인다.
소뇌 연구에 흥미로운시기입니다. 최첨단 기술은 신경 과학자들이 전반적인 뇌 기능, 운동 학습 및 인식에서 소뇌가하는 신비한 역할을 암호 해독하는 것을 돕기 시작했습니다. 즉, 시냅스 소뇌 연결이 자폐 스펙트럼 장애에 영향을 미치고 학습을 촉진하는 방법을 진정으로 이해하기 전에 훨씬 더 많은 연구가 필요합니다. 소뇌에 대한 최첨단 경험적 연구를 위해 계속 지켜봐주십시오.
