Hva er synaptisk beskjæring?

Definisjon

Synaptisk beskjæring er en naturlig prosess som skjer i hjernen mellom tidlig barndom og voksen alder. Under synaptisk beskjæring eliminerer hjernen ekstra synapser. Synapser er hjernestrukturer som lar nevronene overføre et elektrisk eller kjemisk signal til et annet nevron.

Synaptisk beskjæring antas å være hjernens måte å fjerne forbindelser i hjernen som ikke lenger er nødvendige. Forskere har nylig lært at hjernen er mer «plastisk» og formbar enn tidligere antatt. Synaptisk beskjæring er kroppens måte å opprettholde en mer effektiv hjernefunksjon når vi blir eldre og lærer ny kompleks informasjon.

Etter hvert som man lærer mer om synaptisk beskjæring, lurer mange forskere også på om det er en sammenheng mellom synaptisk beskjæring og utbruddet av visse lidelser, inkludert schizofreni og autisme.

Hvordan fungerer synaptisk beskjæring?

Under spedbarnsalderen opplever hjernen en stor mengde vekst. Det er en eksplosjon av synapsedannelse mellom nevroner under tidlig hjerneutvikling. Dette kalles synaptogenese.

Denne raske perioden med synaptogenese spiller en viktig rolle i læring, hukommelsesdannelse og tilpasning tidlig i livet. Ved omtrent 2 til 3 års alder når antall synapser et toppnivå. Men kort tid etter denne perioden med synaptisk vekst, begynner hjernen å fjerne synapser som den ikke lenger trenger.

Når hjernen danner en synapse, kan den enten styrkes eller svekkes. Dette avhenger av hvor ofte synapsen brukes. Prosessen følger med andre ord «bruk det eller tap det»-prinsippet: Synapser som er mer aktive, styrkes, og synapser som er mindre aktive svekkes og til slutt beskjæres. Prosessen med å fjerne de irrelevante synapsene i løpet av denne tiden blir referert til som synaptisk beskjæring.

Tidlig synaptisk beskjæring er for det meste påvirket av genene våre. Senere er det basert på våre erfaringer. Med andre ord, hvorvidt en synapse beskjæres eller ikke, påvirkes av erfaringene et barn i utvikling har med verden rundt seg. Konstant stimulering får synapser til å vokse og bli permanente. Men hvis et barn får lite stimulering, vil hjernen beholde færre av disse forbindelsene.

Når skjer synaptisk beskjæring?

Tidspunktet for synaptisk beskjæring varierer etter hjerneregion. Noe synaptisk beskjæring begynner veldig tidlig i utviklingen, men den raskeste beskjæringen skjer mellom omtrent 2 og 16 år.

Tidlig embryonal stadium til 2 år

Hjerneutviklingen i embryoet starter bare noen få uker etter unnfangelsen. Innen den syvende måneden av en graviditet, begynner fosteret å avgi sine egne hjernebølger. Nye nevroner og synapser dannes av hjernen i en ekstremt høy hastighet i løpet av denne tiden.

I løpet av det første leveåret vokser antallet synapser i hjernen til et spedbarn mer enn tidoblet. Ved 2 eller 3 års alder har et spedbarn omtrent 15 000 synapser per nevron.

I hjernens visuelle cortex (delen som er ansvarlig for synet), når synapseproduksjonen sitt høydepunkt ved ca. 8 måneders alder. I den prefrontale cortex oppstår toppnivåer av synapser en gang i løpet av det første leveåret. Denne delen av hjernen brukes til en rekke kompleks atferd, inkludert planlegging og personlighet.

Alder 2 til 10 år

I løpet av det andre leveåret synker antallet synapser dramatisk. Synaptisk beskjæring skjer veldig raskt mellom 2 og 10 år. I løpet av denne tiden blir omtrent 50 prosent av de ekstra synapsene eliminert. I synsbarken fortsetter beskjæringen til ca 6 års alder.

Ungdomstiden

Synaptisk beskjæring fortsetter gjennom ungdomsårene, men ikke like raskt som før. Det totale antallet synapser begynner å stabilisere seg.

Mens forskere en gang trodde at hjernen bare beskjærte synapser til tidlig ungdomsår, har nyere fremskritt oppdaget en ny beskjæringsperiode i slutten av ungdomsårene.

Tidlig voksen alder

I følge nyere forskning fortsetter synaptisk beskjæring faktisk inn i tidlig voksen alder og stopper en gang på slutten av 20-tallet.

Interessant nok skjer beskjæringen i løpet av denne tiden hovedsakelig i hjernens prefontale cortex, som er den delen av hjernen som er sterkt involvert i beslutningsprosesser, personlighetsutvikling og kritisk tenkning.

Forklarer synaptisk beskjæring utbruddet av schizofreni?

Forskning som ser på forholdet mellom synaptisk beskjæring og schizofreni er fortsatt i de tidlige stadiene. Teorien er at schizofrene hjerner er «overbeskåret», og denne overbeskjæringen er forårsaket av genetiske mutasjoner som påvirker den synaptiske beskjæringsprosessen.

For eksempel, når forskere så på bilder av hjernen til mennesker med psykiske lidelser, som schizofreni, fant de at personer med psykiske lidelser hadde færre synapser i prefrontalregionen sammenlignet med hjernen til mennesker uten psykiske lidelser.

Deretter en stor studie analyserte post-mortem hjernevev og DNA fra mer enn 100 000 mennesker og fant at personer med schizofreni har en spesifikk genvariant som kan være assosiert med en akselerasjon av prosessen med synaptisk beskjæring.

Mer forskning er nødvendig for å bekrefte hypotesen om at unormal synaptisk beskjæring bidrar til schizofreni. Selv om dette fortsatt er et stykke unna, kan synaptisk beskjæring representere et interessant mål for behandlinger for mennesker med psykiske lidelser.

Er synaptisk beskjæring assosiert med autisme?

Forskere har fortsatt ikke funnet den eksakte årsaken til autisme. Det er sannsynlig at det er flere faktorer som spiller inn, men nylig har forskning vist en sammenheng mellom mutasjoner i visse gener relatert til synaptisk funksjon og autismespekterforstyrrelser (ASD).

I motsetning til forskning på schizofreni, som teoretiserer at hjernen er «overbeskåret», antar forskere at hjernen til personer med autisme kan være «underbeskåret». Teoretisk, så fører denne underbeskjæringen til et overtilførsel av synapser i enkelte deler av hjernen.

For å teste denne hypotesen, forskere så på hjernevev til 13 barn og ungdom med og uten autisme som døde mellom 2 og 20 år. Forskerne fant at hjernen til ungdommene med autisme hadde mye flere synapser enn hjernen til nevrotypiske ungdommer. Små barn i begge gruppene hadde omtrent like mange synapser. Dette antyder at tilstanden kan oppstå under beskjæringsprosessen. Denne forskningen viser bare en forskjell i synapser, men ikke om denne forskjellen kan være en årsak eller en effekt av autisme, eller bare en assosiasjon.

Denne teorien om underbeskjæring kan bidra til å forklare noen av de vanlige symptomene på autisme, som overfølsomhet for støy, lys og sosiale opplevelser, samt epileptiske anfall. Hvis det er for mange synapser som skytes på en gang, vil en person med autisme sannsynligvis oppleve en overbelastning av støy i stedet for en finjustert hjernerespons.

I tillegg har tidligere forskning koblet autisme med mutasjoner i gener som virker på et protein kjent som mTOR-kinase. Store mengder overaktiv mTOR er funnet i hjernen til autismepasienter. Overaktivitet i mTOR-veien har også vist seg å være assosiert med en overflødig produksjon av synapser. En studere fant at mus med overaktiv mTOR hadde defekter i sin synaptiske beskjæring og viste ASD-lignende sosial atferd.

Hvor er forskningen på synaptisk beskjæring på vei?

Synaptisk beskjæring er en viktig del av hjernens utvikling. Ved å kvitte seg med synapsene som ikke lenger brukes, blir hjernen mer effektiv når du blir eldre.

I dag trekker de fleste ideer om menneskelig hjerneutvikling på denne ideen om hjerneplastisitet. Forskere ser nå på måter å kontrollere beskjæring med medisiner eller målrettet terapi. De ser også på hvordan de kan bruke denne nye forståelsen av synaptisk beskjæring for å forbedre barndomsopplæringen. Forskere studerer også hvordan formen på synapsene kan spille en rolle ved psykiske funksjonshemminger.

Prosessen med synaptisk beskjæring kan være et lovende mål for behandlinger for personer med tilstander som schizofreni og autisme. Forskningen er imidlertid fortsatt i de tidlige stadiene.