Vraag:
Onder welke omstandigheden worden dendritische stekels gevormd?
deceleratedcaviar
2011-12-15 03:26:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik ben op zoek naar bronnen of enige informatie over de vorming van dendritische stekels en synaptogenese, vooral met betrekking tot hoe dagelijks nieuwe verbindingen worden gevormd.

Doet de electrotonische signalering langs de axonen en via de stekels zorgen ervoor dat er nieuwe verbindingen worden gemaakt op basis van een soort ruimtelijke toestand (misschien een elektrische of chemische aantrekkingskracht), of is hier een grotere heuristiek?

Drie antwoorden:
#1
+12
jonsca
2011-12-15 03:53:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Aangenomen wordt dat dendritische stekels groeien en verdwijnen onder respectievelijk LTP en LTD. Zie (Bosch en Hayoshi 2011) voor een recensie.

Van daaruit vindt veel van de synaptogenese plaats als gevolg van oppervlaktemoleculen die aanwezig zijn op zowel de dendriet als het presynaptische axon in de groeikegel. Lokalisatie en begeleiding worden bereikt door gradiënten van groeifactoren in het zich ontwikkelende zenuwstelsel. Zie (Kolodkin en Tessier-Lavigne 2011) voor een overzicht van al deze mechanismen.

Hoe dit in kaart wordt gebracht. terug naar het menselijke centrale zenuwstelsel en denken / leren / onthouden staat nog ter discussie, maar sommige van deze mechanismen moeten bewaard zijn gebleven bij hogere soorten.


Referenties:

Bosch M, Hayashi Y. (2012) Structurele plasticiteit van dendritische stekels. Curr Opin Neurobiol., 22 (3): 383-8. (Epub 28 september 2011).

Kolodkin AL, Tessier-Lavigne M. (2011). Mechanismen en moleculen van neuronale bedrading: een primer. Cold Spring Harb Perspect Biol., 3 (6). [DOI]

Hoewel beide klassen van verschijnselen relevant zijn voor synaptische en wervelkolomdynamica: 1) wordt klassiek gedacht dat LTP en LTD een reeds bestaande synaps vereisen, 2) wat er tijdens de ontwikkeling gebeurt, kan anders zijn dan wat er in het volwassen leven gebeurt.
Ik denk dat de verhelderende opmerkingen die je hebt gemaakt op mijn antwoord en die hierboven echt een nieuw antwoord waard zijn. Ik ben nu bijna 10 jaar uit het neurowetenschappelijk spel, dus ik ga zeker over op jouw expertise! Bedankt voor je reactie.
#2
+12
yamad
2011-12-15 05:09:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vorming van de wervelkolom (spinogenese) is vrijwel zeker te wijten aan chemische, in plaats van elektrische, signalering tussen neuronen. Hoewel er uitzonderingen zijn (bijvoorbeeld gap junctions), worden de meeste vormen van intercellulaire communicatie gemedieerd door chemicaliën die door de ene cel worden vrijgegeven en door een andere worden gedetecteerd. Je hebt gelijk dat de aanwijzingen voor synaptogenese waarschijnlijk gelokaliseerd zijn (de "ruimtelijke toestand"), maar ik durf de boerderij te wedden dat die lokale aanwijzingen chemisch van aard zijn.

Een recent artikel van Kwon en Sabatini (2011) laat zien dat lokale afgifte van de neurotransmitter glutamaat voldoende is om de vorming van een functionele wervelkolom te veroorzaken. Glutamaatreceptoren op de dendriet detecteren het glutamaat en de vorming van een ruggengraat (binnen enkele seconden). In ieder geval onder deze omstandigheden is de presynaptische machinerie helemaal niet nodig! Natuurlijk zal bij een minder verminderde voorbereiding de elektrische activiteit in het axon de afgifte van glutamaat van de presynaptische zijde signaleren. In dit geval is de vorming van de wervelkolom dus activiteitsafhankelijk, maar wordt deze gemedieerd door chemische aanwijzingen.

Houd er rekening mee dat het fenomeen dat Kwon en Sabatini beschrijven zich alleen manifesteert in hersenplakjes van zeer jonge dieren en helemaal niet in hersenplakjes van volwassenen.
#3
+5
vkehayas
2017-09-03 18:43:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Twee klassen factoren die bijdragen aan spinogenese zijn beschreven in de literatuur, gebaseerd op het feit of ze als extrinsiek of intrinsiek aan de dendriet kunnen worden beschouwd (mijn classificatie). Hier is een korte lijst met bewijsmateriaal ten gunste van:

A. Extrinsiek:

  1. de aanwezigheid van extracellulair glutamaat vergemakkelijkt spineformatie in weefsel van zeer jonge muizen ( Richards et al., 2005; Kwon en Sabatini, 2011)

  2. nieuwe stekels vormen bij voorkeur boutons met reeds bestaande synaptische contacten ( Toni et al., 1999, 2007; Knott et al., 2006; Nägerl et al., 2007)

B. Intrinsiek:

  1. nieuwe stekels hebben de neiging om weg te vormen van reeds bestaande stekels op de endriet ( Fu et al. 2012)

  2. dendrieten met lagere ruggengraatdichtheden vertonen een hogere mate van spinogenese ( Holtmaat et al. 2005)

Een voorgesteld mechanisme dat extrinsiek is aan de dendriet die tot spinogenese kan leiden, is glutamaat-spill-over. Denkbare mechanismen die inherent zijn aan de dendriet die spinogenese kunnen controleren, kunnen de competitie zijn om hulpbronnen (structurele eiwitten, mRNA enz.).

Dendrieten van piramidale cellen in sommige gebieden van de cortex en de hippocampus vertonen een relatief hoge over van vorming en eliminatie van wervelkolom ( Holtmaat et al. 2005, Attardo et al. 2005), althans in vergelijking met axonale boutons (bijv. de Paola 2006). Terwijl sommige van deze nieuwe stekels stabiliseren, verdwijnen vele kort na hun vorming. Dit geeft aan dat, althans gedeeltelijk, hun creatie niet volledig wordt gespecificeerd door het bestaan ​​van een presynaptische partner, als we aannemen dat de presynaptische partner ze blijft 'aantrekken' (en dat is een grote if ). De relatieve onafhankelijkheid van spinogenese van presynaptische activiteit wordt verder bevestigd door het feit dat de meeste nieuwe stekels geen synaps hebben ( Knott et al., 2006).

Het lijkt er dus op dat dendrieten overproductie van stekels produceren om hun omgeving te bemonsteren voor potentiële synaptische partners. Het voordeel van een dergelijk mechanisme kan worden gezien als we kijken naar de mogelijke veranderingen in het bedradingsschema die neuronen kunnen bereiken met zulke relatief kosteloze microscopische veranderingen ( Stepanyants et al. 2002). Het is op dit moment onduidelijk op welk punt tussen spinogenese en synapsvorming presynaptische activiteit een beïnvloedende factor wordt in het intacte volwassen brein. Een theorie waarin de bestaande informatie over spinogenese is verwerkt, komt eraan.


Referenties

  • Attardo A, Fitzgerald JE, Schnitzer MJ . (2015) Vergankelijkheid van dendritische stekels in levende volwassen CA1 hippocampus. Natuur , 523 (7562), 592-596. https://doi.org/10.1038/nature14467

  • De Paola, V., Holtmaat, A., Knott, G., Song, S., Wilbrecht, L., Caroni, P., & Svoboda, K. (2006). Celtype-specifieke structurele plasticiteit van axonale takken en boutons in de volwassen neocortex. Neuron , 49 (6), 861-875. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2006.02.017

  • Fu, M., Yu, X., Lu, J., & Zuo, Y. (2012). Repetitief motorisch leren induceert gecoördineerde vorming van geclusterde dendritische stekels in vivo. Nature , 483 (7387), 92-95. https://doi.org/10.1038/nature10844

  • Holtmaat, A. J. G. D., Trachtenberg, J. T., Wilbrecht, L., Shepherd, G. M., Zhang, X., Knott, G. W., & Svoboda, K. (2005). Voorbijgaande en aanhoudende dendritische stekels in de neocortex in vivo. Neuron , 45 (2), 279–291. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2005.01.003

  • Knott, GW, Holtmaat, A., Wilbrecht, L ., Welker, E., & Svoboda, K. (2006). De groei van de wervelkolom gaat in vivo vooraf aan de vorming van synaps in de adultneocortex. Nature Neuroscience , 9 (9), 1117-1124. https://doi.org/10.1038/nn1747

  • Kwon, H.-B., & Sabatini, B. L. (2011). Glutamaat induceert de novogroei van functionele stekels in de zich ontwikkelende cortex. Natuur , 474 (7349), 100-104. https://doi.org/10.1038/nature09986

  • Nägerl, UV, Köstinger, G., Anderson, JC, Martin, KAC, &Bonhoeffer , T. (2007). Langdurige synaptogenese na activiteitsafhankelijke spinogenese in hippocampale neuronen. The Journalof Neuroscience , 27 (30), 8149–56. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0511-07.2007

  • Richards, DA, Mateos, JM, Hugel, S., de Paola, V., Caroni, P., Gahwiler, BH, & McKinney, RA (2005). Glutamaat induceert therapeutische vorming van uitsteeksels van de wervelkolom in hippocampale segmenten. Proceedings of the National Academy of Sciences , 102 (17), 6166-6171. https://doi.org/10.1073/pnas.0501881102

  • Stepanyants, A., Hof, PR, & Chklovskii, DB (2002) . Geometrie en structurele plasticiteit van synaptische connectiviteit. Neuron , 34 (2), 275-88. Opgehaald van http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11970869

  • Toni, N., Buchs, PA, Nikonenko , I., Bron, CR, & Muller, D. (1999). LTP bevordert de vorming van meerdere synapsen van de wervelkolom tussen een enkele axonterminal en een dendriet. Nature , 402 (6760), 421-5. https://doi.org/10.1038/46574

  • Toni, N., Teng, EM, Bushong, E. a, Aimone, JB, Zhao, C., Consiglio, A.,… Gage, FH (2007). Synapsvorming op neuronen geboren in de volwassen hippocampus. Nature Neuroscience, 10 (6), 727-734. https://doi.org/10.1038/nn1908



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...