Synaptic Pruning คืออะไร?

เนื้อหา

• คำจำกัดความ
• การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic ทำงานอย่างไร?
• การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic เกิดขึ้นเมื่อใด
• ระยะตัวอ่อนระยะแรกถึง 2 ปี
• อายุ 2 ถึง 10 ปี
• วัยรุ่น
• วัยผู้ใหญ่ตอนต้น
• การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic อธิบายถึงการโจมตีของโรคจิตเภทหรือไม่?
• การตัดแต่ง Synaptic เกี่ยวข้องกับออทิสติกหรือไม่?
• การวิจัยเกี่ยวกับการตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic อยู่ที่ไหน?

คำจำกัดความ

การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic เป็นกระบวนการทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นในสมองระหว่างเด็กปฐมวัยและวัยผู้ใหญ่ ในระหว่างการตัดแต่งกิ่ง synaptic สมองจะกำจัดเซลล์ประสาทส่วนเกิน Synapses เป็นโครงสร้างสมองที่ช่วยให้เซลล์ประสาทส่งสัญญาณไฟฟ้าหรือเคมีไปยังเซลล์ประสาทอื่น

การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic ถือเป็นวิธีการกำจัดการเชื่อมต่อในสมองที่ไม่จำเป็นอีกต่อไป เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยได้เรียนรู้ว่าสมองเป็น“ พลาสติก” และขึ้นรูปได้มากกว่าที่เคยคิดไว้ การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic เป็นวิธีของร่างกายในการรักษาการทำงานของสมองให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อเราอายุมากขึ้นและเรียนรู้ข้อมูลใหม่ ๆ ที่ซับซ้อน

เมื่อได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic แล้วนักวิจัยหลายคนยังสงสัยว่ามีความเชื่อมโยงระหว่างการตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic กับการเริ่มมีอาการผิดปกติบางอย่างรวมถึงโรคจิตเภทและออทิสติกหรือไม่

การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic ทำงานอย่างไร?

ในช่วงวัยทารกสมองจะมีการเจริญเติบโตจำนวนมาก มีการระเบิดของการสร้างไซแนปส์ระหว่างเซลล์ประสาทในระหว่างการพัฒนาสมองในช่วงต้น สิ่งนี้เรียกว่า Synaptogenesis

ช่วงเวลาที่รวดเร็วของการซินแนปโทเจเนซิสมีบทบาทสำคัญในการเรียนรู้การสร้างความจำและการปรับตัวในช่วงต้นชีวิต เมื่ออายุประมาณ 2 ถึง 3 ปีจำนวนซิแนปส์จะเข้าสู่ระดับสูงสุด แต่หลังจากช่วงเวลาของการเจริญเติบโตของซินแนปติกไม่นานสมองก็เริ่มถอดซิแนปส์ที่ไม่ต้องการอีกต่อไป

เมื่อสมองก่อตัวเป็นไซแนปส์มันอาจจะแข็งแรงขึ้นหรืออ่อนแอลง ขึ้นอยู่กับความถี่ในการใช้ไซแนปส์ กล่าวอีกนัยหนึ่งกระบวนการดังกล่าวเป็นไปตามหลักการ“ ใช้หรือสูญเสียมัน”: ซินแนปส์ที่มีการใช้งานมากขึ้นจะได้รับการเสริมสร้างและไซแนปส์ที่มีการใช้งานน้อยจะอ่อนแอลงและถูกตัดออกในที่สุด กระบวนการลบซินแนปส์ที่ไม่เกี่ยวข้องในช่วงเวลานี้เรียกว่าการตัดแต่งซินแนปติก

การตัดแต่งกิ่ง Synaptic ในช่วงต้นส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากยีนของเรา ต่อมามันขึ้นอยู่กับประสบการณ์ของเรา กล่าวอีกนัยหนึ่งไม่ว่าไซแนปส์จะถูกตัดแต่งหรือไม่นั้นได้รับอิทธิพลจากประสบการณ์ที่เด็กกำลังพัฒนามีต่อโลกรอบตัว การกระตุ้นอย่างต่อเนื่องทำให้ไซแนปส์เติบโตและถาวร แต่ถ้าเด็กได้รับการกระตุ้นเพียงเล็กน้อยสมองก็จะเก็บการเชื่อมต่อเหล่านั้นได้น้อยลง

การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic เกิดขึ้นเมื่อใด

ระยะเวลาของการตัดแต่งกิ่ง synaptic แตกต่างกันไปตามภูมิภาคของสมอง การตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic บางอย่างเริ่มต้นในการพัฒนา แต่การตัดแต่งกิ่งอย่างรวดเร็วที่สุดเกิดขึ้นระหว่างอายุประมาณ 2 ถึง 16 ปี

ระยะตัวอ่อนระยะแรกถึง 2 ปี

การพัฒนาสมองในตัวอ่อนเริ่มต้นเพียงไม่กี่สัปดาห์หลังจากตั้งครรภ์ เมื่อถึงเดือนที่ 7 ของการตั้งครรภ์ทารกในครรภ์จะเริ่มปล่อยคลื่นสมองของตัวเอง เซลล์ประสาทและซิแนปส์ใหม่ถูกสร้างขึ้นโดยสมองในอัตราที่สูงมากในช่วงเวลานี้

ในช่วงปีแรกของชีวิตจำนวนซิแนปส์ในสมองของทารกเติบโตมากกว่าสิบเท่า เมื่ออายุ 2 หรือ 3 ปีทารกจะมีเซลล์ประสาทประมาณ 15,000 เซลล์ต่อเซลล์ประสาท

ในเยื่อหุ้มสมองด้านการมองเห็น (ส่วนที่รับผิดชอบในการมองเห็น) การผลิตไซแนปส์จะถึงจุดสูงสุดเมื่ออายุได้ประมาณ 8 เดือน ในเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าระดับสูงสุดของซินแนปส์เกิดขึ้นในช่วงปีแรกของชีวิต สมองส่วนนี้ใช้สำหรับพฤติกรรมที่ซับซ้อนหลายอย่างรวมถึงการวางแผนและบุคลิกภาพ

อายุ 2 ถึง 10 ปี

ในช่วงปีที่สองของชีวิตจำนวนซิแนปส์ลดลงอย่างมาก การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วระหว่างอายุ 2 ถึง 10 ขวบในช่วงเวลานี้ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ของ Synapses พิเศษจะถูกกำจัด ในเยื่อหุ้มสมองที่มองเห็นการตัดแต่งกิ่งจะดำเนินต่อไปจนถึงอายุประมาณ 6 ปี

วัยรุ่น

การตัดแต่งกิ่ง Synaptic ยังคงดำเนินต่อไปจนถึงวัยรุ่น แต่ไม่เร็วเท่าเมื่อก่อน จำนวนซิแนปส์ทั้งหมดเริ่มคงที่

ในขณะที่นักวิจัยเคยคิดว่าสมองจะถูกตัดออกไปเท่านั้นจนถึงช่วงวัยรุ่นตอนต้น แต่ความก้าวหน้าล่าสุดได้ค้นพบช่วงการตัดแต่งกิ่งที่สองในช่วงวัยรุ่นตอนปลาย

วัยผู้ใหญ่ตอนต้น

จากการวิจัยใหม่ ๆ พบว่าการตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic ยังคงดำเนินต่อไปในวัยผู้ใหญ่ตอนต้นและหยุดลงในช่วงปลายยุค 20

ที่น่าสนใจคือในช่วงเวลานี้การตัดแต่งกิ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเปลือกสมองส่วนหน้าซึ่งเป็นส่วนของสมองที่เกี่ยวข้องอย่างมากในกระบวนการตัดสินใจการพัฒนาบุคลิกภาพและการคิดเชิงวิพากษ์

การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic อธิบายถึงการโจมตีของโรคจิตเภทหรือไม่?

การวิจัยที่ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างการตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic และโรคจิตเภทยังอยู่ในระยะเริ่มต้น ทฤษฎีคือสมองของโรคจิตเภท“ ถูกตัดแต่งมากเกินไป” และการตัดแต่งกิ่งมากเกินไปนี้เกิดจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่ส่งผลต่อกระบวนการตัดแต่งกิ่งแบบซินแนปติก

ตัวอย่างเช่นเมื่อนักวิจัยดูภาพสมองของคนที่มีความผิดปกติทางจิตเช่นโรคจิตเภทพวกเขาพบว่าคนที่มีความผิดปกติทางจิตมีซินแนปส์ในบริเวณส่วนหน้าน้อยกว่าเมื่อเทียบกับสมองของคนที่ไม่มีความผิดปกติทางจิต

จากนั้นทำการวิเคราะห์เนื้อเยื่อสมองและดีเอ็นเอหลังการตายจากผู้คนมากกว่า 100,000 คนและพบว่าคนที่เป็นโรคจิตเภทมียีนที่แตกต่างกันซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการเร่งกระบวนการตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic

จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อยืนยันสมมติฐานที่ว่าการตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic ที่ผิดปกติก่อให้เกิดโรคจิตเภท แม้ว่าจะยังคงต้องใช้เวลานาน แต่การตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic อาจเป็นเป้าหมายที่น่าสนใจสำหรับการรักษาผู้ที่มีความผิดปกติทางจิต

การตัดแต่ง Synaptic เกี่ยวข้องกับออทิสติกหรือไม่?

นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ระบุสาเหตุที่แท้จริงของออทิสติก เป็นไปได้ว่ามีหลายปัจจัยในการเล่น แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้การวิจัยได้แสดงให้เห็นความเชื่อมโยงระหว่างการกลายพันธุ์ในยีนบางตัวที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของซินแนปติกและความผิดปกติของสเปกตรัมออทิสติก (ASD)

ซึ่งแตกต่างจากการวิจัยเกี่ยวกับโรคจิตเภทซึ่งมีทฤษฎีว่าสมอง“ ถูกตัดแต่งมากเกินไป” นักวิจัยตั้งสมมติฐานว่าสมองของผู้ที่เป็นโรคออทิสติกอาจ“ ถูกตัดแต่ง” ในทางทฤษฎีแล้วการตัดแต่งกิ่งที่ต่ำกว่านี้จะนำไปสู่ภาวะซิแนปส์ที่ล้นตลาดในบางส่วนของสมอง

เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้นักวิจัยได้ศึกษาเนื้อเยื่อสมองของเด็กและวัยรุ่น 13 คนที่เสียชีวิตระหว่างอายุ 2 ถึง 20 ปีและไม่มีออทิสติกนักวิทยาศาสตร์พบว่าสมองของวัยรุ่นที่เป็นโรคออทิสติกมีซินแนปส์มากกว่าสมองของวัยรุ่นที่เป็นโรคประสาท . เด็กเล็กในทั้งสองกลุ่มมีจำนวนซินแนปส์ใกล้เคียงกัน สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสภาพอาจเกิดขึ้นระหว่างขั้นตอนการตัดแต่งกิ่ง งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของซิแนปส์เท่านั้น แต่ไม่ว่าความแตกต่างนี้อาจเป็นสาเหตุหรือผลของออทิสติกหรือเป็นเพียงความสัมพันธ์

ทฤษฎีการตัดแต่งกิ่งที่ไม่สมบูรณ์นี้อาจช่วยอธิบายอาการทั่วไปบางอย่างของออทิสติกเช่นความรู้สึกไวต่อเสียงแสงไฟและประสบการณ์ทางสังคมตลอดจนอาการชักจากโรคลมชัก หากมีการยิงซินแนปส์มากเกินไปในคราวเดียวคนที่เป็นโรคออทิสติกมักจะได้รับเสียงรบกวนมากกว่าการตอบสนองของสมองที่ปรับแต่งแล้ว

นอกจากนี้การวิจัยที่ผ่านมาได้เชื่อมโยงออทิสติกกับการกลายพันธุ์ของยีนที่ทำหน้าที่กับโปรตีนที่เรียกว่า mTOR kinase พบ mTOR ที่โอ้อวดจำนวนมากในสมองของผู้ป่วยออทิสติก นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมเกินในเส้นทาง mTOR เกี่ยวข้องกับการผลิตซิแนปส์ที่มากเกินไป การศึกษาชิ้นหนึ่งพบว่าหนูที่มี mTOR โอ้อวดมีข้อบกพร่องในการตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic และแสดงพฤติกรรมทางสังคมที่คล้าย ASD

การวิจัยเกี่ยวกับการตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic อยู่ที่ไหน?

การตัดแต่งกิ่งแบบ Synaptic เป็นส่วนสำคัญในการพัฒนาสมอง การกำจัดซิแนปส์ที่ไม่ใช้แล้วออกไปจะทำให้สมองมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อคุณอายุมากขึ้น

วันนี้ความคิดส่วนใหญ่เกี่ยวกับการพัฒนาสมองของมนุษย์ใช้ความคิดเกี่ยวกับความยืดหยุ่นของสมอง ขณะนี้นักวิจัยกำลังหาวิธีควบคุมการตัดแต่งกิ่งด้วยยาหรือการบำบัดแบบกำหนดเป้าหมาย พวกเขากำลังมองหาวิธีใช้ความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับการตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic เพื่อพัฒนาการศึกษาในวัยเด็ก นักวิจัยยังศึกษาว่ารูปร่างของซิแนปส์อาจมีบทบาทต่อความพิการทางจิตได้อย่างไร

กระบวนการตัดแต่งกิ่งแบบ synaptic อาจเป็นเป้าหมายที่มีแนวโน้มสำหรับการรักษาสำหรับผู้ที่มีอาการเช่นโรคจิตเภทและออทิสติก อย่างไรก็ตามการวิจัยยังอยู่ในขั้นเริ่มต้น