Cos'è la potatura sinaptica?

Definizione

La potatura sinaptica è un processo naturale che si verifica nel cervello tra la prima infanzia e l'età adulta. Durante la potatura sinaptica, il cervello elimina le sinapsi extra. Le sinapsi sono strutture cerebrali che consentono ai neuroni di trasmettere un segnale elettrico o chimico a un altro neurone.

Si pensa che la potatura sinaptica sia il modo del cervello di rimuovere le connessioni nel cervello che non sono più necessarie. I ricercatori hanno recentemente appreso che il cervello è più? Plastica? e modellabile di quanto si pensasse in precedenza. La potatura sinaptica è il modo del nostro corpo di mantenere una funzione cerebrale più efficiente quando invecchiamo e apprendiamo nuove informazioni complesse.

Man mano che si apprende qualcosa sulla potatura sinaptica, molti ricercatori si stanno chiedendo se esista un legame tra la potatura sinaptica e l'insorgere di alcuni disturbi, tra cui la schizofrenia e l'autismo.

Come funziona la potatura sinaptica?

Durante l'infanzia, il cervello sperimenta una grande quantità di crescita. Esiste un'esplosione di formazione di sinapsi tra i neuroni durante lo sviluppo iniziale del cervello. Questo è chiamato sinaptogenesi.

Questo rapido periodo di sinaptogenesi gioca un ruolo vitale nell'apprendimento, nella formazione della memoria e nell'adattamento nelle prime fasi della vita. A circa 2 o 3 anni, il numero di sinapsi raggiunge un picco. Ma poi, poco dopo questo periodo di crescita sinaptica, il cervello inizia a rimuovere le sinapsi di cui non ha più bisogno.

Una volta che il cervello forma una sinapsi, può essere rafforzato o indebolito. Questo dipende da quanto spesso viene usata la sinapsi. In altre parole, il processo segue l'utente o lo usa o lo perde? principio: le sinapsi più attive vengono rafforzate e le sinapsi meno attive vengono indebolite e infine eliminate. Il processo di rimozione delle sinapsi irrilevanti durante questo periodo è indicato come potatura sinaptica.

La potatura sinaptica precoce è per lo più influenzata dai nostri geni. Più tardi, è basato sulle nostre esperienze. In altre parole, se una sinapsi viene potata o meno viene influenzata dalle esperienze che un bambino in via di sviluppo ha con il mondo che le circonda. La stimolazione costante fa sì che le sinapsi crescano e diventino permanenti. Ma se un bambino riceve una piccola stimolazione il cervello manterrà meno di quelle connessioni.

Quando si verifica la potatura sinaptica?

La tempistica della potatura sinaptica varia a seconda della regione del cervello. Qualche potatura sinaptica inizia molto presto nello sviluppo, ma la potatura più rapida avviene tra circa 2 e 16 anni.

Fase embrionale precoce a 2 anni

Lo sviluppo del cervello nell'embrione inizia solo poche settimane dopo il concepimento. Entro il settimo mese di una gravidanza, il feto inizia a emettere le proprie onde cerebrali. Nuovi neuroni e sinapsi sono formati dal cervello ad un ritmo estremamente alto durante questo periodo.

Durante il primo anno di vita, il numero di sinapsi nel cervello di un bambino cresce di oltre dieci volte. All'età di 2 o 3 anni, un bambino ha circa 15.000 sinapsi per neurone.

Nella corteccia visiva del cervello (la parte responsabile della visione), la produzione di sinapsi raggiunge il suo picco a circa 8 mesi di età. Nella corteccia prefrontale, i livelli di picco delle sinapsi si verificano durante il primo anno di vita. Questa parte del cervello viene utilizzata per una varietà di comportamenti complessi, tra cui pianificazione e personalità.

Età da 2 a 10 anni

Durante il secondo anno di vita, il numero di sinapsi diminuisce drasticamente. La potatura sinaptica avviene molto rapidamente tra i 2 e i 10 anni. In questo periodo, viene eliminato circa il 50% delle sinapsi extra. Nella corteccia visiva, la potatura continua fino a circa 6 anni.

Adolescenza

La potatura sinaptica continua attraverso l'adolescenza, ma non così velocemente come prima. Il numero totale di sinapsi inizia a stabilizzarsi.

Mentre i ricercatori una volta pensavano che il cervello potesse solo le sinapsi fino alla prima adolescenza, i recenti progressi hanno scoperto un secondo periodo di potatura durante la tarda adolescenza.

Prima età adulta

Secondo una ricerca più recente, la potatura sinaptica continua in realtà nella prima età adulta e si interrompe a volte verso la fine degli anni '20.

È interessante notare che durante questo periodo la potatura si verifica soprattutto nella corteccia preontologica del cervello, che è la parte del cervello fortemente coinvolta nei processi decisionali, nello sviluppo della personalità e nel pensiero critico.

La potatura sinaptica spiega l'inizio della schizofrenia?

La ricerca che esamina la relazione tra potatura sinaptica e schizofrenia è ancora nelle fasi iniziali. La teoria è che i cervelli schizofrenici sono "sovrasfruttati"? e questa eccessiva potatura è causata da mutazioni genetiche che influenzano il processo di potatura sinaptica.

Ad esempio, quando i ricercatori hanno esaminato le immagini del cervello di persone con disturbi mentali, come la schizofrenia, hanno scoperto che le persone con disturbi mentali avevano meno sinapsi nella regione prefrontale rispetto al cervello di persone senza disturbi mentali.

Quindi, un ampio studio ha analizzato il tessuto cerebrale post-mortem e il DNA di oltre 100.000 persone e ha scoperto che le persone con schizofrenia hanno una variante genetica specifica che può essere associata a un'accelerazione del processo di potatura sinaptica.

Sono necessarie ulteriori ricerche per confermare l'ipotesi che la potatura sinaptica anomala contribuisca alla schizofrenia. Mentre questo è ancora molto lontano, la potatura sinaptica può rappresentare un obiettivo interessante per i trattamenti per le persone con disturbi mentali.

La potatura sinaptica è associata all'autismo?

Gli scienziati non hanno ancora individuato la causa esatta dell'autismo. È probabile che ci siano più fattori in gioco, ma recentemente la ricerca ha mostrato un legame tra le mutazioni in alcuni geni correlati alla funzione sinaptica e ai disturbi dello spettro autistico (ASD).

A differenza della ricerca sulla schizofrenia, che teorizza che il cervello è "eccessivamente potato"? i ricercatori ipotizzano che il cervello delle persone con autismo possa essere "sottosquadro". In teoria, quindi, questa sotto-potatura porta ad un eccesso di sinapsi in alcune parti del cervello.

Per verificare questa ipotesi, i ricercatori hanno esaminato il tessuto cerebrale di 13 bambini e adolescenti con e senza autismo scomparso tra i 2 ei 20 anni. Gli scienziati hanno scoperto che il cervello degli adolescenti con autismo aveva molte più sinapsi del cervello degli adolescenti neurotipici . I bambini piccoli in entrambi i gruppi avevano all'incirca lo stesso numero di sinapsi. Questo suggerisce che la condizione potrebbe verificarsi durante il processo di potatura. Questa ricerca mostra solo una differenza nelle sinapsi, ma non se questa differenza potrebbe essere una causa o un effetto dell'autismo, o solo un'associazione.

Questa teoria della potatura può aiutare a spiegare alcuni dei sintomi più comuni dell'autismo, come l'ipersensibilità al rumore, le luci e le esperienze sociali, così come i sequestri epilettici. Se ci sono troppe sinapsi che si attivano contemporaneamente, una persona con autismo probabilmente sperimenterà un sovraccarico di rumore piuttosto che una risposta cerebrale fine-sintonizzata.

Inoltre, la ricerca passata ha collegato l'autismo con mutazioni nei geni che agiscono su una proteina nota come mTOR chinasi. Grandi quantità di mTOR iperattivo sono state trovate nel cervello di pazienti con autismo. È stato anche dimostrato che l'eccessiva attività nel percorso mTOR è associata ad una produzione eccessiva di sinapsi. Uno studio ha scoperto che i topi con mTOR iperattivo presentavano difetti nella potatura sinaptica e presentavano comportamenti sociali simili all'ASD.

Dove è diretta la ricerca sulla potatura sinaptica?

La potatura sinaptica è una parte essenziale dello sviluppo del cervello. Liberandosi delle sinapsi che non vengono più utilizzate, il cervello diventa più efficiente con l'avanzare dell'età.

Oggi, la maggior parte delle idee sullo sviluppo del cervello umano si basano su questa idea di plasticità cerebrale. I ricercatori stanno ora esaminando i modi per controllare la potatura con farmaci o terapie mirate. Stanno anche studiando come usare questa nuova comprensione della potatura sinaptica per migliorare l'educazione dell'infanzia. I ricercatori stanno anche studiando come la forma delle sinapsi potrebbe avere un ruolo nelle disabilità mentali.

Il processo di potatura sinaptica può essere un obiettivo promettente per i trattamenti per le persone con condizioni come la schizofrenia e l'autismo. Tuttavia, la ricerca è ancora nelle fasi iniziali.