Definition
Synaptisk beskärning är en naturlig process som sker i hjärnan mellan tidig barndom och vuxen ålder. Under synaptisk beskärning eliminerar hjärnan extra synapser. Synapser är hjärnstrukturer som gör att nervcellerna kan överföra en elektrisk eller kemisk signal till en annan neuron.
Synaptisk beskärning anses vara hjärnans sätt att ta bort anslutningar i hjärnan som inte längre behövs. Forskare har nyligen fått veta att hjärnan är mer "plast" och formbar än tidigare trott. Synaptisk beskärning är vår kropps sätt att upprätthålla mer effektiv hjärnfunktion när vi blir äldre och lär oss ny komplex information.
När mer lär sig om synaptisk beskärning, undrar många forskare också om det finns en koppling mellan synaptisk beskärning och uppkomsten av vissa störningar, inklusive schizofreni och autism.
Hur fungerar synaptisk beskärning?
Under barndomen upplever hjärnan en stor mängd tillväxt. Det finns en explosion av synapsbildningen mellan nervceller under tidig hjärnutveckling. Detta kallas synaptogenesis.
Denna snabba synaptogenesperiod spelar en viktig roll i lärande, minnesbildning och anpassning tidigt i livet. Vid cirka 2 till 3 års ålder når antalet synapser en toppnivå. Men sedan kort efter denna period av synaptisk tillväxt börjar hjärnan ta bort synapser som den inte längre behöver.
När hjärnan bildar en synapse kan den antingen stärkas eller försvagas. Detta beror på hur ofta synapsen används. Med andra ord följer processen principen "använd den eller förlorar den": Synapser som är mer aktiva förstärks och synapser som är mindre aktiva försvagas och slutligen beskäras. Processen att ta bort de irrelevanta synapserna under denna tid benämns synaptisk beskärning.
Tidig synaptisk beskärning påverkas mest av våra gener. Senare baseras det på våra erfarenheter. Med andra ord, huruvida en synapse beskärs eller inte påverkas av de upplevelser ett utvecklande barn har med världen runt sig. Konstant stimulering får synapser att växa och bli permanent. Men om ett barn får lite stimulering kommer hjärnan att hålla färre av dessa anslutningar.
När inträffar synaptisk beskärning?
Tidpunkten för synaptisk beskärning varierar beroende på hjärnregion. Vissa synaptiska beskärningar börjar mycket tidigt i utvecklingen, men den snabbaste beskärningen sker mellan ungefär ålder 2 och 16.
Tidig embryonstadium till 2 år
Hjärnutveckling i embryot börjar bara några veckor efter befruktningen. Vid den sjunde månaden av en graviditet börjar fostret avge sina egna hjärnvågor. Nya neuroner och synapser bildas av hjärnan med en extremt hög hastighet under denna tid.
Under det första leveåret växer antalet synapser i hjärnan hos ett spädbarn mer än tiofaldigt. Vid ålder 2 eller 3 år har ett barn cirka 15 000 synapser per neuron.
I den visuella cortexen i hjärnan (den del som är ansvarig för synen) träffar synapsproduktion sin topp vid ungefär 8 månaders ålder. I den prefrontala cortex förekommer toppnivåer av synapser någon gång under det första leveåret. Denna del av hjärnan används för en mängd komplexa beteenden, inklusive planering och personlighet.
Åldrarna 2 till 10 år
Under det andra leveåret sjunker antalet synapser dramatiskt. Synaptisk beskärning sker mycket snabbt mellan åldrarna 2 och 10. Under denna tid elimineras cirka 50 procent av de extra synapserna. I den visuella cortexen fortsätter beskärningen till ungefär 6 års ålder.
Ungdom
Synaptisk beskärning fortsätter genom tonåren, men inte lika snabbt som tidigare. Det totala antalet synapser börjar stabiliseras.
Medan forskare en gång trodde att hjärnan bara beskärde synapser fram till tidig tonåren, har de senaste framstegen upptäckt en andra beskärningsperiod under sen tonåren.
Tidigt vuxen ålder
Enligt nyare forskning fortsätter synaptisk beskärning till tidig vuxen ålder och slutar någon gång i slutet av 20-talet.
Intressant nog sker beskärningen oftast i hjärnans prefontbark, som är den del av hjärnan som är starkt involverad i beslutsprocesser, personlighetsutveckling och kritiskt tänkande.
Förklarar synaptisk beskärning början av schizofreni?
Forskning som tittar på förhållandet mellan synaptisk beskärning och schizofreni är fortfarande i början. Teorin är att schizofrena hjärnor är "överbeskärda" och denna överbeskärning orsakas av genetiska mutationer som påverkar den synaptiska beskärningsprocessen.
Till exempel när forskare tittade på bilder av hjärnan hos personer med psykiska störningar, såsom schizofreni, fann de att personer med psykiska störningar hade färre synapser i den prefrontala regionen jämfört med hjärnan hos personer utan psykiska störningar.
Sedan analyserade en stor studie post-mortem hjärnvävnad och DNA från mer än 100 000 människor och fann att personer med schizofreni har en specifik genvariant som kan vara associerad med en acceleration av processen för synaptisk beskärning.
Mer forskning behövs för att bekräfta hypotesen att onormal synaptisk beskärning bidrar till schizofreni. Även om detta fortfarande är långt borta, kan synaptisk beskärning utgöra ett intressant mål för behandlingar för personer med psykiska störningar.
Är synaptisk beskärning associerad med autism?
Forskare har fortfarande inte fastställt den exakta orsaken till autism. Det är troligt att det finns flera faktorer att spela, men nyligen har forskning visat en koppling mellan mutationer i vissa gener relaterade till synaptisk funktion och autismspektrumstörningar (ASD).
Till skillnad från forskning om schizofreni, som teoretiserar att hjärnan är "överbeskuren", antar forskare att hjärnan hos personer med autism kan vara "underskön." Teoretiskt sett leder denna underskärning till ett överutbud av synapser i vissa delar av hjärnan.
För att testa denna hypotes såg forskare på hjärnvävnad hos 13 barn och ungdomar med och utan autism som dött mellan åldrarna 2 och 20. Forskarna fann att hjärnorna hos ungdomar med autism hade mycket mer synapser än hjärnorna hos neurotypiska ungdomar. Små barn i båda grupperna hade ungefär samma antal synapser. Detta antyder att villkoret kan uppstå under beskärningsprocessen. Denna forskning visar bara skillnader i synapser, men inte om denna skillnad kan vara en orsak eller en effekt av autism, eller bara en förening.
Denna underskärningsteori kan hjälpa till att förklara några av de vanliga symtomen på autism, som överkänslighet för buller, ljus och sociala upplevelser, samt epileptiska anfall. Om det finns för många synapser som skjuter på en gång, kommer en person med autism sannolikt att uppleva en överbelastning av buller snarare än ett finjusterat hjärnansvar.
Dessutom har tidigare forskning kopplat autism med mutationer i gener som verkar på ett protein som kallas mTOR-kinas. Stora mängder överaktiv mTOR har hittats i hjärnorna hos autismpatienter. Överaktivitet i mTOR-vägen har också visat sig vara förknippad med en överproduktion av synapser. En studie fann att möss med överaktiv mTOR hade fel i sin synaptiska beskärning och uppvisade ASD-liknande sociala beteenden.
Vart går forskning om synaptisk beskärning?
Synaptisk beskärning är en viktig del av hjärnans utveckling. Genom att bli av med synapserna som inte längre används blir hjärnan mer effektiv när du åldras.
Idag drar de flesta idéer om mänsklig hjärnutveckling denna idé om hjärnplastisitet. Forskare undersöker nu sätt att kontrollera beskärning med mediciner eller riktad terapi. De undersöker också hur man använder denna nya förståelse av synaptisk beskärning för att förbättra barndomsutbildningen. Forskare studerar också hur formen på synapserna kan spela en roll vid mentala funktionsnedsättningar.
Processen för synaptisk beskärning kan vara ett lovande mål för behandlingar för personer med tillstånd som schizofreni och autism. Men forskningen är fortfarande i början.
