Forscher haben entdeckt, eine mysteriöse Gruppe von Neuronen in der amygdala-eine zentrale Zentrum für emotionale Verarbeitung im Gehirn — das bleiben in einem unreifen, prenatal developmental state in der gesamten kindheit. Die meisten dieser Zellen Reifen schnell während der Pubertät, was auf eine wichtige Rolle im Gehirn, die emotionale Entwicklung, aber einige bleiben unreif das ganze Leben, was auf neue Ideen darüber, wie das Gehirn behält seine emotionalen Reaktionen flexibel während des gesamten Lebens.
“Die meisten Zellen des Gehirns ausgereift sind weit über dieses Stadium durch die Zeit, die Sie geboren,” sagte Studie führen Autor Shawn Sorrells, PhD, ein ehemaliger UCSF-Forscher, ist jetzt assistant professor of neuroscience an der University of Pittsburgh. “Es ist faszinierend, dass diese sind die letzten Zellen zu Reifen in das menschliche Gehirn, und die meisten tun so während der Pubertät, gerade bei der enormen Entwicklungen im Bereich der emotionalen Intelligenz sind im Gange.”
Die amygdala ist eine mandelförmige Struktur des Gehirns befindet sich tief im Gehirn Temporallappen (Sie haben tatsächlich zwei, eine auf jeder Seite des Gehirns), die spielt eine wichtige Rolle im erlernen entsprechende emotionale Reaktionen auf unsere Umwelt. Während der kindheit und Adoleszenz — lange nachdem die meisten der rest des menschlichen Gehirns ist fertig wächst-die amygdala weiter zu erweitern, indem Sie so viele wie zwei Millionen Neuronen, die einen späten Wachstumsschub, dass die Forscher glauben, ist wahrscheinlich zu spielen eine wichtige Rolle in der menschlichen emotionalen Entwicklung, und das kann schief gehen in neuroentwicklungsstörungen. Zum Beispiel ist diese Erweiterung nicht vorhanden ist, Kinder mit Autismus, und die Stimmung Störungen, die Häufig entstehen in der Pubertät, wie depression, Angst, bipolare Störung und posttraumatischen stress-Störung (PTSD), haben auch im Zusammenhang mit Problemen mit der amygdala Entwicklung.
Jüngste Studien hatten erkannt, dass eine einzigartige Gruppe von unreifen Neuronen in einer region des amygdala genannt paralaminar Kerne (PL), das könnte erklären helfen, die amygdala, das rasche Wachstum, aber die Forscher hatten wenig Ahnung, Woher diese Zellen kamen oder welche Rolle spielen Sie im Reifen Gehirn schaltungen — sogar, ob Sie erregend oder hemmend, die beiden wichtigsten funktionalen Klassen von Neuronen.
In der neuen Studie, veröffentlicht Juni 21, 2019, in Nature Communications, Forscher aus dem Labor von Arturo Alvarez-Buylla, PhD, die Heather und Melanie Muss Stiftungslehrstuhl und Professor der Neurologischen Chirurgie und ein Mitglied der Eli und Edythe Broad Center of Regeneration Medizin und Stammzellforschung an der UCSF, dargelegt, um zu verstehen, die Identität dieser Zellen und Ihre Rolle in der amygdala, das rasche Wachstum während der kindheit.
Die Forscher untersuchten post-mortem human amygdala Gewebe aus 49, menschlichen Gehirnen, die sich im Alter von 20 gestational Wochen bis 78 Jahre alt. Mit anatomischen und molekularen Techniken zur Klassifizierung der einzelnen Neuronen ” Reife und Funktion innerhalb der neuronalen circults, fanden Sie, dass der Anteil der unreifen Zellen in die PL region der amygdala bleibt hoch während der kindheit, aber rasch nachlässt im Jugendalter: von der Geburt bis zum Alter von 13 Jahren, die Anzahl der unreifen Zellen sinkt von rund 90 Prozent auf knapp 70 Prozent, aber durch das Ende der Adoleszenz, nur etwa 20 Prozent der PL-Zellen bleiben unreif.
Basierend auf der Quantifizierung von Neuronen in verschiedenen Phasen der Entwicklung gekoppelt mit der Analyse der gen-Expressionsmuster in den einzelnen Neuronen extrahiert aus PL, die Forscher zeigten, dass als unreife Zellen verschwinden, Sie werden ersetzt durch die Reifen exzitatorischen Neuronen — was darauf hindeutet, dass die Zellen genommen haben, Ihren Platz in der amygdala fällig emotion processing circuitry. Da dies das erste mal, daß diese Neuronen wurden genau studiert, Wissenschaftler wissen nicht genau, welche Funktion der Neuronen dienen, sondern der Zeitpunkt Ihrer Reifung schlägt vor, dass Sie eine Rolle spielen kann in der schnelle emotionale Entwicklung, das Auftritt, während die menschliche Pubertät.
“Wer traf einen teenager, weiß, dass Sie gehen durch eine schnelle und manchmal turbulenten Prozess des emotionalen Lernens, darüber, wie Sie auf stress reagieren, wie positive soziale Bindungen, und so weiter,” Sorrells sagte. “Zur gleichen Zeit, die Pubertät ist bei vielen psychiatrischen Erkrankungen bekannt, die eine Beteiligung der amygdala ersten manifest, was darauf hindeutet, dass vielleicht etwas schief gegangen ist, den normalen Prozess der emotionalen und kognitiven Entwicklung-aber ob diese Zellen beteiligt sind, ist eine Frage für zukünftige Untersuchungen.”
Insbesondere fanden die Forscher auch, dass einige unreifen Neuronen erscheinen, bleiben in der amygdala während des gesamten Lebens, und wurden auch gefunden, in einem 77-jährigen Gehirn. Diese Ergebnisse standen in krassem Gegensatz zu der hippocampus — einem nahe gelegenen Struktur, in der die Autoren vor kurzem gefunden, dass die Neugeborenen und unreifen Neuronen völlig ablehnen, nicht nachweisbare Mengen von Adoleszenz.
“Dies ist konsistent mit dem, was wir zuvor gesehen haben: dass unreife Neurone sind verschwindend selten im Erwachsenen hippocampus, aber Sie scheinen nicht zu bestehen in die amygdala,” Alvarez-Buylla, sagte. “Soweit wir sagen können, diese Zellen sind nicht geboren zu sein, das ganze Leben, wirken aber gepflegt in einem unreifen Zustand, von der Geburt, obwohl wir können nicht sagen, dass dies für sicher, dass da die Techniken, die wir hier verwendet haben.”
Bei anderen Tieren, wie Mäuse, neue Neuronen werden weiterhin geboren, die das ganze Leben in der Erinnerung-Bildende hippocampus — und eventuell zu niedrigen Preisen in der amygdala — die Forscher glauben, läßt sich das Gehirn kontinuierlich rewire neuronaler schaltkreise, die bei der Anpassung an neue Erfahrungen und Umgebungen. Folgende Autoren 2018 Studie zeigt, dass die Geburt von neuen Neuronen abnimmt, die im menschlichen Gehirn während der kindheit und ist sehr selten oder fehlend bei Erwachsenen, die neue Studie deutet darauf hin, dass das menschliche Gehirn aufrechterhalten können, behält sich der unreifen Neuronen während des ganzen Lebens, mit Hilfe dieser “Peter Pan” – Zellen in einer ähnlichen Weise zu der Neurogenese gesehen, in anderen Arten — als neue Zellen genannt zu werden, als benötigt, damit das Gehirn die emotionalen Reaktionen flexibel und anpassungsfähig bis in das hohe Alter.
“Könnten Sie sich vorstellen, diese unreifen Zellen lassen das Gehirn weiter zu Formen, der Struktur neuronaler schaltkreise und deren Wachstum, sobald Sie in der Welt erleben, wie es ist,” Sorrells sagte. “Das ist natürlich nur Spekulation an dieser Stelle-eine der spannenden Fragen, die diese Erkenntnisse eröffnen für zukünftige Studie.”
Neurogenese
Ob neue Nervenzellen geboren werden, in der Erwachsenen Primaten oder menschlichen Gehirns ist, bleibt umstritten. Im Jahr 2018, Alvarez-Buylla, Sorrells und Kollegen veröffentlichten die Ergebnisse der strengsten suchen noch neue Neuronen im menschlichen hippocampus, und Sie fand, dass die Geburt von neuen Neuronen, die rapide in der kindheit und war nicht nachweisbar bei Erwachsenen.
Anschließend den anderen Gruppen publizierten Daten, die angezeigt wird, um zu zeigen, Neugeborenen Neuronen im Erwachsenen menschlichen hippocampus, aber Alvarez-Buylla und Kollegen glauben, dass diese Studien stützen sich zu stark auf eine kleine Anzahl von molekularen Markern, die für die Neugeborenen Neuronen. Sie haben gezeigt, dass diese Marker finden Sie auch in ausgereiften Neuronen und in nicht-neuronalen Zellen, die sogenannten glia — von denen bekannt ist weiterhin die Aufteilung des ganzen Lebens.
“Identifizierung von neuen Nervenzellen, ist technisch sehr herausfordernd”, Alvarez-Buylla, sagte. “Es ist leicht zu vergessen, dass die molekularen Marker verwenden wir zur Identifizierung bestimmter Moleküle, die nicht produziert werden für unsere nutzen — Zellen unter Verwendung dieser Moleküle für Ihre eigenen biologischen Bedürfnisse, die immer unordentlich aus der Perspektive von jemanden, der sich für eine einfache Klassifizierung. Dies ist der Grund, warum wir uns bemüht haben, zu prüfen, wie viele Zeilen von Beweismitteln wie möglich-nicht nur molekulare Marker, sondern auch in Zellen Form und Aussehen-um sicherzustellen, dass wir zuversichtlich sind, in welche Arten von Zellen, wir sind eigentlich auf der Suche in diesen Analysen.”
Die neue Studie, die in der amygdala verwendet umfassenden single-cell gene expression Techniken zu sensibel erkennen, unreifen Neuronen basiert auf mehreren Linien der molekularen Nachweis und verstärkt die Gruppe die früheren Befunde im hippocampus –, die zeigen, dass die Vorstufen, die Kluft, die Geburt neuer Neuronen verschwinden innerhalb der ersten zwei Jahre des Lebens in der menschlichen amygdala, und dass die meisten unreifen Neuronen verschwinden während der Pubertät.
“Single-cell sequencing nicht nur eindeutig identifiziert, diese langlebigen unreifen Neuronen, aber auch zeigt, dass Sie Ausdrücken, viele Entwicklungs-Gene, die in axon-Entwicklung, der synaptogenese, Dendriten und Morphogenese, und sogar die neuronale migration,” Sorrells sagte. “Diese Zellen könnten fälschlicherweise davon ausgegangen, dass Neugeborene Neuronen, sondern auf der Grundlage unserer Entwicklungs-Perspektive, und der Tatsache, dass wir sehen, einige teilenden Zellen in der Nähe, es sieht aus, als ob Sie sind bereits bei der Geburt vorhanden und der Rückgang während des ganzen Lebens.”
