Frage:
Unter welchen Bedingungen bilden sich dendritische Stacheln?
deceleratedcaviar
2011-12-15 03:26:00 UTC
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Ich suche nach Ressourcen oder Informationen über die Bildung dendritischer Stacheln und die Synaptogenese, insbesondere in Bezug darauf, wie täglich neue Verbindungen gebildet werden.

Führt die elektrotonische Signalübertragung entlang der Axone und Durch die Stacheln werden neue Verbindungen hergestellt, die auf einer räumlichen Bedingung (möglicherweise einer elektrischen oder chemischen Anziehung) beruhen, oder gibt es hier eine größere Heuristik?

Drei antworten:
#1
+12
jonsca
2011-12-15 03:53:46 UTC
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Es wird angenommen, dass dendritische Stacheln unter LTP bzw. LTD wachsen und zurückgehen. Siehe (Bosch und Hayoshi 2011) für eine Übersicht.

Von dort aus erfolgt ein Großteil der Synaptogenese aufgrund von Oberflächenmolekülen, die sowohl am Dendriten als auch am präsynaptischen Axon im Wachstumskegel vorhanden sind. Lokalisierung und Führung werden durch Gradienten von Wachstumsfaktoren im sich entwickelnden Nervensystem erreicht. Siehe (Kolodkin und Tessier-Lavigne 2011) für eine Übersicht über all diese Mechanismen.

Wie dies abgebildet wird zurück zum menschlichen ZNS und Denken / Lernen / Auswendiglernen steht noch zur Debatte, aber einige dieser Mechanismen müssen bei höheren Arten erhalten geblieben sein.


Referenzen:

Bosch M, Hayashi Y. (2012) Strukturplastizität dendritischer Stacheln. Curr Opin Neurobiol., 22 (3): 383 & ndash; 8. (Epub 2011, 28. September).

Kolodkin AL, Tessier-Lavigne M. (2011). Mechanismen und Moleküle der neuronalen Verkabelung: ein Primer. Cold Spring Harb Perspect Biol., 3 (6). [DOI]

Obwohl beide Klassen von Phänomenen für die Dynamik von Synapsen und Wirbelsäule relevant sind: 1) Es wird klassisch angenommen, dass LTP und LTD eine bereits vorhandene Synapse erfordern. 2) Was in der Entwicklung passiert, kann anders sein als das, was im Erwachsenenalter passiert.
Ich denke, die aufschlussreichen Kommentare, die Sie zu meiner und der obigen Antwort abgegeben haben, verdienen wirklich eine neue Antwort. Ich bin seit fast 10 Jahren nicht mehr im Bereich der Neurowissenschaften tätig, daher verlasse ich mich definitiv auf Ihr Fachwissen! Danke für den Kommentar.
#2
+12
yamad
2011-12-15 05:09:36 UTC
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Die Bildung der Wirbelsäule (Spinogenese) beruht mit ziemlicher Sicherheit eher auf chemischen als auf elektrischen Signalen zwischen Neuronen. Obwohl es Ausnahmen gibt (zum einen Gap Junctions), werden die meisten Formen der interzellulären Kommunikation durch Chemikalien vermittelt, die von einer Zelle freigesetzt und von einer anderen nachgewiesen werden. Sie haben Recht, dass die Hinweise für die Synaptogenese wahrscheinlich lokalisiert sind (der "räumliche Zustand"), aber ich bin bereit, der Farm zu wetten, dass diese lokalen Hinweise chemischer Natur sind.

Ein kürzlich veröffentlichter Artikel von Kwon und Sabatini (2011) zeigen, dass die lokale Freisetzung des Neurotransmitters Glutamat ausreicht, um die Bildung einer funktionellen Wirbelsäule zu bewirken. Glutamatrezeptoren am Dendriten erkennen das Glutamat und es bildet sich eine Wirbelsäule (innerhalb von Sekunden). Zumindest unter diesen Bedingungen ist die präsynaptische Maschinerie überhaupt nicht erforderlich! In einer weniger reduzierten Präparation signalisiert die elektrische Aktivität im Axon natürlich die Glutamatfreisetzung von der präsynaptischen Seite. Somit ist in diesem Fall die Wirbelsäulenbildung aktivitätsabhängig, wird jedoch durch chemische Hinweise vermittelt

Bitte beachten Sie, dass sich das von Kwon und Sabatini beschriebene Phänomen nur in Hirnschnitten von sehr jungen Tieren und überhaupt nicht in Hirnschnitten von Erwachsenen manifestiert.
#3
+5
vkehayas
2017-09-03 18:43:27 UTC
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In der Literatur wurden zwei Klassen von Faktoren beschrieben, die zur Spinogenese beitragen, je nachdem, ob sie als extrinsisch oder intrinsisch für den Dendriten angesehen werden können (meine Klassifikation). Hier ist eine kurze Liste von Beweisen für:

A. Extrinsisch:

  1. das Vorhandensein von extrazellulärem Glutamat erleichtert die Wirbelsäulenbildung im Gewebe sehr junger Mäuse ( Richards et al., 2005; Kwon und Sabatini, 2011)

  2. Neue Stacheln bilden sich bevorzugt gegenüber Boutons mit vorbestehenden synaptischen Kontakten ( Toni et al., 1999, 2007); Knott et al., 2006; Nägerl et al., 2007)

  3. ol>

    B. Eigen:

    1. Neue Stacheln neigen dazu, sich von bereits vorhandenen Stacheln auf dem Endriten weg zu bilden ( Fu et al. 2012)

    2. Dendriten mit geringerer Wirbelsäulendichte weisen einen höheren Grad an Spinogenese auf ( Holtmaat et al. 2005)

    3. ol>

      Ein vorgeschlagener Mechanismus außerhalb von Der Dendrit, der zur Spinogenese führen kann, ist das Überlaufen von Glutamat. Denkbare Mechanismen, die dem Dendriten eigen sind und die Spinogenese steuern können, können die Konkurrenz um Ressourcen (Strukturproteine, mRNA usw.) sein.

      Dendriten von Pyramidenzellen in einigen Bereichen des Cortex und des Hippocampus weisen eine relativ hohe Wende auf. Überwindung der Bildung und Elimination der Wirbelsäule ( Holtmaat et al. 2005, Attardo et al. 2005), zumindest im Vergleich zu axonalen Boutons (z. B. de Paola 2006 ). Während sich einige dieser neuen Stacheln stabilisieren, verschwinden viele bald nach ihrer Bildung. Dies weist darauf hin, dass ihre Entstehung zumindest teilweise nicht vollständig durch die Existenz eines prä-synaptischen Partners spezifiziert ist, wenn wir davon ausgehen, dass der prä-synaptische Partner sie weiterhin "anzieht" (und das ist ein großes if ). Die relative Unabhängigkeit der Spinogenese von der präsynaptischen Aktivität wird weiter durch die Tatsache bestätigt, dass den meisten neuen Stacheln eine Synapse fehlt ( Knott et al., 2006).

      Es scheint also, dass Dendriten Stacheln überproduzieren, um ihre Umgebung auf potenzielle synaptische Partner zu untersuchen. Der Vorteil eines solchen Mechanismus zeigt sich in der Betrachtung der möglichen Schaltplanänderungen, die Neuronen mit solchen relativ kostengünstigen mikroskopischen Änderungen erzielen können ( Stepanyants et al. 2002). Es ist derzeit unklar, zu welchem ​​Zeitpunkt zwischen Spinogenese und Synapsenbildung die präsynaptische Aktivität zu einem Einflussfaktor im intakten erwachsenen Gehirn wird. Eine Theorie, die die vorhandenen Informationen zur Spinogenese enthält, ist in Vorbereitung.


      Referenzen

  • Attardo A, Fitzgerald JE, Schnitzer MJ . (2015) Unbeständigkeit dendritischer Stacheln im lebenden erwachsenen CA1-Hippocampus. Nature , 523 (7562), 592-596. https://doi.org/10.1038/nature14467

    li
  • De Paola, V., Holtmaat, A., Knott, G., Song, S., L. Wilbrecht, P. Caroni, K. & Svoboda (2006). Zelltypspezifische strukturelle Plastizität axonaler Zweige und Boutons im adulten 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). Wiederholtes motorisches Lernen induziert in vivo die koordinierte Bildung geclusterter dendritischer Stacheln. Nature , 483 (7387), 92–95. https://doi.org/10.1038/nature10844 li
  • Holtmaat, A.J.G.D., Trachtenberg, J.T., Wilbrecht, L., Shepherd, G. M., Zhang, X., Knott, G. W., & Svoboda, K. (2005). Vorübergehende und persistierende dendritische Stacheln im Neocortex in vivo. Neuron , 45 (2), 279–291. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2005.01.003

    li

    Knott, GW, Holtmaat, A., Wilbrecht, L. ., Welker, E., & Svoboda, K. (2006). Das Wirbelsäulenwachstum geht in vivo der Synapsenbildung im adulten Neokortex voraus. Nature Neuroscience , 9 (9), 1117–1124. https://doi.org/10.1038/nn1747 Kwon, H.-B., & Sabatini, B. L. (2011). Glutamat induziert das Wachstum von funktionellen Stacheln bei der Entwicklung des Kortex. Nature , 474 (7349), 100–104. https://doi.org/10.1038/nature09986

    Nägerl, UV, G. Köstinger, JC Anderson, KAC Martin, &Bonhoeffer T. (2007). Langwierige Synaktivogenese nach aktivitätsabhängiger Spinogenese in Hippocampus-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). Glutamat induziert die therapeutische Bildung von Wirbelsäulenkopfvorsprüngen in Hippocampus-Schnittkulturen. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften , 102 (17), 6166–6171. https://doi.org/10.1073/pnas.0501881102

  • Stepanyants, A., Hof, PR, & Chklovskii, DB (2002) . Geometrie und strukturelle Plastizität der synaptischen Konnektivität. Neuron , 34 (2), 275–88. Abgerufen von http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11970869 Toni, N., Buchs, PA, Nikonenko I., Bron, CR, & Muller, D. (1999). LTP fördert die Bildung mehrerer Wirbelsäulensynapsen zwischen einem einzelnen Axonterminal und einem Dendriten. 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). Synapsenbildung an im adulten Hippocampus geborenen Neuronen. Nature Neuroscience, 10 (6), 727–734. https://doi.org/10.1038/nn1908



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