Hình ảnh 2-photon mãn tính của các tế bào thần kinh vỏ não thị giác được đánh dấu huỳnh quang trong não chuột trưởng thành còn sống: trong vòng 4 ngày đầu tiên sau khi chụp ảnh, từ ngày 0 (d0) đến ngày thứ 4 (d4), một gai đuôi gai (lồi đuôi gai màu trắng) mới được hình thành (mũi tên xanh); sau khi kích thích thị giác chọn lọc trong 4 ngày tiếp theo (cho đến d8), gai đã được loại bỏ (mũi tên đỏ). Mũi tên trắng chỉ vào một cột sống ổn định. Loại bỏ gai đuôi trong mô hình này thường chỉ thấy ở chuột vị thành niên, nhưng cũng được quan sát thấy ở các tế bào thần kinh thiếu hụt PSD-95 trưởng thành, cho thấy PSD-95 cần thiết cho sự trưởng thành và ổn định của khớp thần kinh. Hình ảnh: S Löwel
Hiểu được các cơ chế tế bào và phân tử bên dưới tính dẻo của não (cách não có thể tự học, phát triển và tổ chức lại) là yếu tố quan trọng để giải thích nhiều bệnh tật và tình trạng. Các nhà khoa học thần kinh từ Đại học Göttingen và Trung tâm Y tế Đại học Göttingen (UMG) hiện đã quản lý hình ảnh khớp thần kinh, vị trí tiếp xúc nhỏ giữa các tế bào thần kinh, ở những con chuột trưởng thành tỉnh táo. Họ là những người đầu tiên phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh trưởng thành trong vỏ não thị giác sơ cấp với số lượng ‘khớp thần kinh im lặng’ ngày càng tăng (tức là các khớp thần kinh mới hình thành bị bất hoạt), thiếu một loại protein nhất định (PSD-95), hiển thị những thay đổi cấu trúc mà trước đây chỉ có báo cáo ở chuột non. Nghiên cứu này của Trung tâm Nghiên cứu Hợp tác CRC889 đã được xuất bản trên PNAS.
Ai cũng biết rằng trong giai đoạn phát triển ban đầu của não, có những giai đoạn quan trọng trong đó não đặc biệt dẻo và những trải nghiệm cá nhân có thể kích hoạt sự tái tổ chức và thích ứng trong các mạch tế bào thần kinh. Ở những bộ não đang phát triển, các khớp thần kinh im lặng rất phổ biến và chúng giúp tối ưu hóa chức năng các kết nối giữa các tế bào thần kinh chính. Các nhóm nghiên cứu của Giáo sư Siegrid Löwel (Đại học Göttingen) và Giáo sư Oliver Schlüter (UMG) đã phát hiện ra rằng sự trưởng thành của các khớp thần kinh im lặng đòi hỏi protein mật độ sau synap-95 (PSD-95) và đóng các giai đoạn quan trọng ban đầu. Tuy nhiên, các quy trình cụ thể chi phối việc giữ hay loại bỏ các kết nối synap phụ thuộc vào kinh nghiệm phần lớn chưa được biết đến.
Để điều tra điều này, các nhà nghiên cứu đã chụp ảnh các tế bào thần kinh từ vỏ não thị giác của chuột bằng kính hiển vi hai photon trong khi con vật tỉnh táo trước và sau một trải nghiệm thị giác cụ thể. Như tác giả đầu tiên Rashad Yusifov từ Đại học Göttingen giải thích, “Các nghiên cứu trước đây thường sử dụng chuột được gây mê nhưng giờ chúng ta biết rằng bản thân thuốc gây mê có thể ảnh hưởng đến tính dẻo của tế bào thần kinh, đó là lý do tại sao chúng tôi thực hiện nghiên cứu hiện tại ở động vật tỉnh táo.” Yusifov tiếp tục nói, “Kỹ thuật đầy thách thức này, đòi hỏi nhiều lần định vị và hình ảnh các cấu trúc rất nhỏ – khoảng một phần nghìn milimet – được gọi là gai đuôi gai, chỉ có thể được thực hiện trong một vài phòng thí nghiệm trên thế giới”.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng thiếu tế bào thần kinh trưởng thành trong màn hình PSD-95 làm tăng quá trình cắt bỏ cột sống phụ thuộc vào kinh nghiệm, một hiệu ứng trước đây chỉ được quan sát thấy ở động vật non. Dựa trên những khám phá trước đây của họ, nghiên cứu hợp tác này cho thấy rằng các tế bào thần kinh bị thiếu hụt PSD-95 hiển thị cả dấu hiệu chức năng và cấu trúc của tính dẻo liên quan đến một giai đoạn quan trọng. Điều này có nghĩa là các tế bào thần kinh thiếu PSD-95 giữ khả năng tái cấu trúc kết nối vỏ não ở tuổi vị thành niên ngay cả khi trưởng thành. Tác giả chính, Giáo sư Löwel cho biết thêm, “Trả lời những câu hỏi quan trọng này sẽ không chỉ giúp hiểu các quy tắc cơ bản của sự phát triển não, hoạt động và học tập mà còn mở ra những con đường mới để phát triển các khái niệm liên quan đến lâm sàng nhằm thúc đẩy tái tạo và phục hồi cho não bị bệnh và bị thương. ”
Nguồn: medicalxpress