Τι είναι το Συναπτικό Κλάδεμα;

Ορισμός

Πώς λειτουργεί το συναπτικό κλάδεμα;

Κατά τη βρεφική ηλικία, ο εγκέφαλος βιώνει μεγάλη ανάπτυξη. Υπάρχει μια έκρηξη σχηματισμού συνάψεων μεταξύ των νευρώνων κατά την πρώιμη ανάπτυξη του εγκεφάλου. Αυτό ονομάζεται συναπτογένεση.

Αυτή η ταχεία περίοδος συναπτογένεσης παίζει ζωτικό ρόλο στη μάθηση, το σχηματισμό μνήμης και την προσαρμογή νωρίς στη ζωή. Στην ηλικία περίπου 2 έως 3 ετών, ο αριθμός των συνάψεων φτάνει στο μέγιστο επίπεδο. Αλλά λίγο μετά από αυτή την περίοδο συναπτικής ανάπτυξης, ο εγκέφαλος αρχίζει να αφαιρεί συνάψεις που δεν χρειάζεται πλέον.

Μόλις ο εγκέφαλος σχηματίσει μια σύναψη, μπορεί είτε να ενισχυθεί είτε να εξασθενήσει. Αυτό εξαρτάται από το πόσο συχνά χρησιμοποιείται η σύναψη. Με άλλα λόγια, η διαδικασία ακολουθεί την αρχή «χρησιμοποιήστε το ή χάστε το»: οι συνάψεις που είναι πιο ενεργές ενισχύονται και οι συνάψεις που είναι λιγότερο ενεργές εξασθενούν και τελικά κλαδεύονται. Η διαδικασία αφαίρεσης των άσχετων συνάψεων κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου αναφέρεται ως συναπτικό κλάδεμα.

Το πρώιμο συναπτικό κλάδεμα επηρεάζεται κυρίως από τα γονίδιά μας. Αργότερα, βασίζεται στις εμπειρίες μας. Με άλλα λόγια, το αν κλαδεύεται ή όχι μια σύναψη επηρεάζεται από τις εμπειρίες που έχει ένα αναπτυσσόμενο παιδί με τον κόσμο γύρω του. Η συνεχής διέγερση κάνει τις συνάψεις να μεγαλώνουν και να γίνονται μόνιμες. Αλλά αν ένα παιδί λάβει μικρή διέγερση, ο εγκέφαλος θα διατηρήσει λιγότερες από αυτές τις συνδέσεις.

Πότε γίνεται το συναπτικό κλάδεμα;

Ο χρόνος του συναπτικού κλαδέματος ποικίλλει ανάλογα με την περιοχή του εγκεφάλου. Κάποιο συναπτικό κλάδεμα ξεκινά πολύ νωρίς στην ανάπτυξη, αλλά το πιο γρήγορο κλάδεμα συμβαίνει περίπου μεταξύ 2 και 16 ετών.

Πρώιμο εμβρυϊκό στάδιο έως 2 έτη

Η ανάπτυξη του εγκεφάλου στο έμβρυο ξεκινά μόλις λίγες εβδομάδες μετά τη σύλληψη. Μέχρι τον έβδομο μήνα της εγκυμοσύνης, το έμβρυο αρχίζει να εκπέμπει τα δικά του εγκεφαλικά κύματα. Νέοι νευρώνες και συνάψεις σχηματίζονται από τον εγκέφαλο με εξαιρετικά υψηλό ρυθμό κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

Κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους της ζωής, ο αριθμός των συνάψεων στον εγκέφαλο ενός βρέφους αυξάνεται πάνω από δέκα φορές. Μέχρι την ηλικία των 2 ή 3 ετών, ένα βρέφος έχει περίπου 15.000 συνάψεις ανά νευρώνα.

Στον οπτικό φλοιό του εγκεφάλου (το τμήμα που είναι υπεύθυνο για την όραση), η παραγωγή συνάψεων φτάνει στο αποκορύφωμά της σε ηλικία περίπου 8 μηνών. Στον προμετωπιαίο φλοιό, τα μέγιστα επίπεδα των συνάψεων εμφανίζονται κάποια στιγμή κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους της ζωής. Αυτό το τμήμα του εγκεφάλου χρησιμοποιείται για μια ποικιλία σύνθετων συμπεριφορών, συμπεριλαμβανομένου του προγραμματισμού και της προσωπικότητας.

Ηλικίες 2 έως 10 ετών

Κατά το δεύτερο έτος της ζωής, ο αριθμός των συνάψεων μειώνεται δραματικά. Το συναπτικό κλάδεμα συμβαίνει πολύ γρήγορα μεταξύ των ηλικιών 2 και 10. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, περίπου το 50 τοις εκατό των επιπλέον συνάψεων εξαλείφονται. Στον οπτικό φλοιό, το κλάδεμα συνεχίζεται μέχρι την ηλικία των 6 ετών περίπου.

Εφηβική ηλικία

Το συναπτικό κλάδεμα συνεχίζεται στην εφηβεία, αλλά όχι τόσο γρήγορα όσο πριν. Ο συνολικός αριθμός των συνάψεων αρχίζει να σταθεροποιείται.

Ενώ οι ερευνητές κάποτε πίστευαν ότι ο εγκέφαλος κλάδευε μόνο συνάψεις μέχρι την πρώιμη εφηβεία, οι πρόσφατες εξελίξεις ανακάλυψαν μια δεύτερη περίοδο κλαδέματος κατά την ύστερη εφηβεία.

Πρώιμη ενηλικίωση

Σύμφωνα με νεότερες έρευνες, το συναπτικό κλάδεμα συνεχίζεται στην πρώιμη ενήλικη ζωή και σταματά κάπου στα τέλη της δεκαετίας του ’20.

Είναι ενδιαφέρον ότι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου το κλάδεμα εμφανίζεται ως επί το πλείστον στον προεγκεφαλικό φλοιό του εγκεφάλου, το οποίο είναι το μέρος του εγκεφάλου που εμπλέκεται σε μεγάλο βαθμό στις διαδικασίες λήψης αποφάσεων, στην ανάπτυξη της προσωπικότητας και στην κριτική σκέψη.

Το συναπτικό κλάδεμα εξηγεί την εμφάνιση της σχιζοφρένειας;

Η έρευνα που εξετάζει τη σχέση μεταξύ συναπτικού κλαδέματος και σχιζοφρένειας βρίσκεται ακόμη σε πρώιμα στάδια. Η θεωρία είναι ότι οι σχιζοφρενείς εγκέφαλοι είναι «υπερ-κλαδευμένοι» και αυτό το υπερβολικό κλάδεμα προκαλείται από γενετικές μεταλλάξεις που επηρεάζουν τη διαδικασία του συναπτικού κλαδέματος.

Για παράδειγμα, όταν οι ερευνητές εξέτασαν εικόνες του εγκεφάλου ατόμων με ψυχικές διαταραχές, όπως η σχιζοφρένεια, διαπίστωσαν ότι τα άτομα με ψυχικές διαταραχές είχαν λιγότερες συνάψεις στην προμετωπιαία περιοχή σε σύγκριση με τους εγκεφάλους ατόμων χωρίς ψυχικές διαταραχές.

Μετά ένα μεγάλη μελέτη ανέλυσε μεταθανάτιο εγκεφαλικό ιστό και DNA από περισσότερα από 100.000 άτομα και διαπίστωσε ότι τα άτομα με σχιζοφρένεια έχουν μια συγκεκριμένη παραλλαγή γονιδίου που μπορεί να σχετίζεται με την επιτάχυνση της διαδικασίας του συναπτικού κλαδέματος.

Απαιτείται περισσότερη έρευνα για να επιβεβαιωθεί η υπόθεση ότι το μη φυσιολογικό συναπτικό κλάδεμα συμβάλλει στη σχιζοφρένεια. Αν και αυτό είναι ακόμη πολύ μακριά, το συναπτικό κλάδεμα μπορεί να αποτελεί έναν ενδιαφέροντα στόχο για θεραπείες για άτομα με ψυχικές διαταραχές.

Σχετίζεται το συναπτικό κλάδεμα με τον αυτισμό;

Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη εντοπίσει την ακριβή αιτία του αυτισμού. Είναι πιθανό να παίζουν πολλοί παράγοντες, αλλά πρόσφατα, η έρευνα έδειξε μια σχέση μεταξύ μεταλλάξεων σε ορισμένα γονίδια που σχετίζονται με τη συναπτική λειτουργία και τις διαταραχές του φάσματος του αυτισμού (ASD).

Σε αντίθεση με την έρευνα για τη σχιζοφρένεια, η οποία θεωρεί ότι ο εγκέφαλος είναι «υπερ-κλαδευμένος», οι ερευνητές υποθέτουν ότι ο εγκέφαλος των ατόμων με αυτισμό μπορεί να είναι «υπερ-κλαδευμένος». Θεωρητικά, λοιπόν, αυτό το υποκλάδεμα οδηγεί σε υπερπροσφορά συνάψεων σε ορισμένα σημεία του εγκεφάλου.

Για να ελέγξετε αυτή την υπόθεση, ερευνητές εξέτασαν τον εγκεφαλικό ιστό 13 παιδιών και εφήβων με και χωρίς αυτισμό που απεβίωσαν μεταξύ 2 και 20 ετών. Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι οι εγκέφαλοι των εφήβων με αυτισμό είχαν πολύ περισσότερες συνάψεις από τους εγκεφάλους των νευροτυπικών εφήβων. Τα μικρά παιδιά και στις δύο ομάδες είχαν περίπου τον ίδιο αριθμό συνάψεων. Αυτό υποδηλώνει ότι η κατάσταση μπορεί να εμφανιστεί κατά τη διαδικασία κλαδέματος. Αυτή η έρευνα δείχνει μόνο μια διαφορά στις συνάψεις, αλλά όχι εάν αυτή η διαφορά μπορεί να είναι αιτία ή αποτέλεσμα αυτισμού ή απλώς μια συσχέτιση.

Αυτή η θεωρία υποκλάδεματος μπορεί να βοηθήσει στην εξήγηση ορισμένων από τα κοινά συμπτώματα του αυτισμού, όπως η υπερευαισθησία στο θόρυβο, τα φώτα και οι κοινωνικές εμπειρίες, καθώς και οι επιληπτικές κρίσεις. Εάν υπάρχουν πάρα πολλές συνάψεις που πυροδοτούνται ταυτόχρονα, ένα άτομο με αυτισμό πιθανότατα θα βιώσει υπερφόρτωση θορύβου παρά μια ακριβή εγκεφαλική απόκριση.

Επιπλέον, προηγούμενη έρευνα έχει συνδέσει τον αυτισμό με μεταλλάξεις σε γονίδια που δρουν σε μια πρωτεΐνη γνωστή ως κινάση mTOR. Μεγάλες ποσότητες υπερδραστήριου mTOR έχουν βρεθεί στον εγκέφαλο ασθενών με αυτισμό. Η υπερβολική δραστηριότητα στο μονοπάτι mTOR έχει επίσης αποδειχθεί ότι σχετίζεται με υπερβολική παραγωγή συνάψεων. Ενας μελέτη διαπίστωσαν ότι τα ποντίκια με υπερδραστήριο mTOR είχαν ελαττώματα στο συναπτικό τους κλάδεμα και εμφάνισαν κοινωνικές συμπεριφορές που μοιάζουν με ΔΑΦ.

Πού κατευθύνεται η έρευνα για το συναπτικό κλάδεμα;

Το συναπτικό κλάδεμα είναι ένα ουσιαστικό μέρος της ανάπτυξης του εγκεφάλου. Απαλλαγείτε από τις συνάψεις που δεν χρησιμοποιούνται πλέον, ο εγκέφαλος γίνεται πιο αποτελεσματικός όσο μεγαλώνετε.

Σήμερα, οι περισσότερες ιδέες για την ανάπτυξη του ανθρώπινου εγκεφάλου βασίζονται σε αυτήν την ιδέα της πλαστικότητας του εγκεφάλου. Οι ερευνητές τώρα αναζητούν τρόπους ελέγχου του κλαδέματος με φάρμακα ή στοχευμένη θεραπεία. Εξετάζουν επίσης πώς να χρησιμοποιήσουν αυτή τη νέα κατανόηση του συναπτικού κλαδέματος για τη βελτίωση της εκπαίδευσης στην παιδική ηλικία. Οι ερευνητές μελετούν επίσης πώς το σχήμα των συνάψεων μπορεί να παίζει ρόλο στις νοητικές αναπηρίες.

Η διαδικασία του συναπτικού κλαδέματος μπορεί να είναι ένας πολλά υποσχόμενος στόχος για θεραπείες για άτομα με παθήσεις όπως η σχιζοφρένεια και ο αυτισμός. Ωστόσο, η έρευνα βρίσκεται ακόμη σε πρώιμα στάδια.