Wie die Wechselwirkungen zwischen neuronaler migration und dem auswachsen Form-Netzwerk-Architektur

Neuronen sind nicht zufällig angeordnet, die im menschlichen Gehirn. In der Rinde, Sie sind organisiert in miteinander verbundenen Clustern mit hoher intrinsischer Konnektivität. Dieses modulare Konnektivität Struktur, in welche Cluster schließlich dienen als funktionelle Einheiten, gebildet wird, in frühen Phasen der Entwicklung. Die zugrunde liegende selbst-Organisation Prozess ist geregelt durch die neuronale Aktivität, aber die detaillierten Mechanismen noch wenig verstanden. Basierend auf in-vitro-Studien und Computer-Modellierung, Neurowissenschaftler Dr. Samora Okujeni und Prof. Dr. Ulrich Egert vom Bernstein Center Freiburg jetzt einen wichtigen Beitrag zum Verständnis von Gehirn-Netzwerken und Ihrer Entwicklung: in Ihrer aktuellen Studie zeigen Sie, wie neuronale auswachsen und migration interagieren in der Gestaltung der Netzwerkarchitektur und den Grad der Modularität in Reifen Netzwerken. Ihre Ergebnisse wurden jetzt veröffentlicht in der open-access-online-journal eLife.

Neuronen sind gesellig Zellen, die, auf lange Sicht, die in der isolation. Während der Entwicklung, Sie wachsen also aus zelluläre Prozesse, die neurites genannt, zu etablieren synaptische verbindungen mit anderen Neuronen. Sobald Sie erhalten, ausreichend oder zu viel synaptischen input, jedoch werden Sie aufhören zu wachsen oder zu schrumpfen. Durch diese Neuronen zu vermeiden, langfristige über-Erregung. Es wird allgemein davon ausgegangen, unter den Forschern, die neuronalen Wachstum wird hiermit gesteuert, zur Stabilisierung der neuronalen Aktivität auf eine bestimmte Ziel-Ebene.

Noch, erhöhen die Wahrscheinlichkeit von verbindungen, die Nervenzellen nicht nur wachsen lassen-neurites, sondern sind auch in der Lage, zu migrieren, zu anderen Neuronen. „In computer-Simulationen zeigen wir, dass migration und neurite Folge kann die Interaktion zu gestalten spezifische Meso-Netzwerk-Architekturen“, sagt Samora Okujeni. Das zusammenspiel regelt das Verhältnis zwischen lokalen Konnektivität innerhalb der Cluster und long-range-inter-cluster-connectivity und somit den Grad der Netzwerk-Modularität. „Dies wiederum beeinflusst die generation und Raum-Zeit-Muster der spontanen Aktivität.“ Solche Abhängigkeiten kann entscheidend für die richtige Entwicklung des cortex.

Die Wissenschaftler testeten das Modell Vorhersagen experimentell zu untersuchen, wie zellmigration, neurite Folge, eine Aktivität, die Interaktion in die Entwicklung der Netzwerke von kultivierten Ratte kortikalen Neuronen. Zu modulieren Zell-migration in diese Netzwerke, die Sie manipuliert, ein Enzym, das zentral an der regulation des neuronalen zytoskeletts. Wie in der Simulation, Zell-migration und Cluster-ebenfalls gefördert-modular-verbindungen in vitro.