Thalamus reguleer aanpasbaarheid van die volwasse brein

Daar word algemeen geglo dat die aanpasbaarheid van die volwasse brein hoofsaaklik in die korteks plaasvind. ’n Nuwe studie toon egter dat die talamus, ’n aflosstasie vir inkomende motoriese en sensoriese inligting, ’n onverwags belangrike rol in hierdie proses speel.

Om nuwe dinge te leer verg 'n geweldige kapasiteit van ons brein. Die aanpassing van ons brein as gevolg van nuwe ervarings word plastisiteit genoem. Daar is periodes tydens ons ontwikkeling wanneer neurale netwerke baie plastisiteit toon, bekend as kritieke periodes. Maar ook die volwasse brein is in staat om aan te pas. Waar hierdie plastisiteit in volwasse brein plaasvind, word nie goed verstaan ​​nie.

Om meer insig in hierdie vraag te kry, het Yi Qin en sy kollegas, onder toesig van Christiaan Levelt, die visuele sisteem van muise ondersoek. Dit is 'n gewilde model vir die bestudering van plastisiteit as gevolg van die maklike manipulasie daarvan. Visuele inligting bereik die talamus deur die retina. Hierdie breinkern dra dan verwerkte inligting na die visuele korteks oor en omgekeerd. ’n Eksperiment in muise kan duidelik demonstreer hoe goed die volwasse brein in staat is om aan te pas. Wanneer een oog van die muis vir 'n paar dae afgesluit is, begin die visuele korteks minder effektief op die geslote oog en beter op die oop oog reageer. Hoe dit presies gereguleer word, is lankal onduidelik. Maar hierdie nuwe resultate bring 'n belangrike speler op die voorgrond: die talamus.

Nuwe Perspektief

Christiaan Levelt: "Vyf jaar gelede het ons ontdek dat die talamus 'n deurslaggewende rol speel in die plastisiteit van die visuele korteks tydens kritieke periodes van ontwikkeling. Dit het ons perspektief verander oor hoe hierdie hele stelsel werk. Ons het almal gedink dat hierdie proses gereguleer is. deur die visuele korteks, maar dit het geblyk nie die hele storie te wees nie. Ons het uitgevind deur 'n baie spesifieke komponent, die GABA-alfa 1 subeenheid, in die talamus van muise te verwyder gedurende hul kritieke tydperk vir visie. Hierdie komponent is verantwoordelik vir inhibeer van die talamus, dus het die verwydering daarvan tot verminderde inhibisie gelei.Toe ons een oog in hierdie muise toegemaak het, het die verskuiwing in reaksies nie meer plaasgevind nie. Omdat die volwasse brein verskillende plastisiteitsmeganismes as die ontwikkelende brein gebruik, was 'n belangrike vraag of aanpassing in die volwasse visuele stelsel het ook die talamus betrek."

Yi Qin: "In die huidige studie het ons dieselfde eksperiment in volwasse muise uitgevoer en soortgelyke resultate waargeneem. Ons het waargeneem dat plastisiteit ook in die volwasse talamus plaasgevind het, maar het verdwyn toe ons die alfa-1 subeenheid verwyder het. Gevolglik was daar geen langer 'n verskuiwing in die korteks ook. Aangesien ons weet dat die visuele korteks ook inligting terugstuur na die talamus deur 'n terugvoermeganisme, was ons nuuskierig of die visuele korteks ook 'n rol speel in plastisiteit van die talamus. Ons het dit ondersoek deur die omkeer van die eksperimenteer en die visuele korteks afskakel.Wat gebeur dan met die verskuiwing in reaksies in die talamus? By volwasse diere het ons geen verskil gesien nie: die verskuiwing het voortgeduur. In diere tydens hul kritieke tydperk het ons egter opgemerk dat wanneer ons toegemaak het in die visuele korteks af, het die skuif teruggekeer in die talamus. Dus, op 'n jong ouderdom, beïnvloed plastisiteit in die talamus en korteks mekaar baie meer, terwyl die talamus in die volwasse brein veral belangrik is vir plastisiteit in die korteks, maar nie die anderkant om."

Betrokke by baie prosesse

Levelt gaan voort: "Plastisiteit is belangrik in baie prosesse. Ons fokus tans op sensoriese plastisiteit (visie), maar plastisiteit is ook fundamenteel vir geheue en ander funksies. Hierdie nuwe insigte kan relevant wees, byvoorbeeld om leergestremdhede te verstaan. Dit is moontlik dat die oorsprong van hierdie probleme in die talamus lê eerder as die korteks.Daarom is 'n ander benadering nodig.In plaas daarvan om net na die korteks te kyk, moet ons ook die talamus oorweeg wanneer dit kom by terapieë en die patogenese van hierdie kwessies. Dit is 'n belangrike nuwe interpretasie."

Qin: "Selfs in die geval van 'n lui oog, word aanvaar dat dit 'n probleem van die korteks is, maar dit kan ook die talamus betrek. In Europa toets ons vir die teenwoordigheid van 'n lui oog vanaf 'n jong ouderdom. Hierdie toestand kan gedurende die kritieke tydperk reggestel deur die 'goeie oog' tydelik te pleister, wat die verbindings met die swakker oog versterk. In die VSA word dit byvoorbeeld nie gereeld op 'n jong ouderdom nagegaan nie, wat daartoe lei dat meer mense 'n lui oog in volwassenheid dra. . Aangesien die kritieke tydperk reeds vir hulle verby is, word dit meer uitdagend om hierdie individue te behandel. Ons studie gee 'n wenk dat ons verby die korteks moet kyk, wat leiding kan gee vir 'n nuwe behandelingstrategie."

bron: Netherlands Institute for Neuroscience - KNAW. "Thalamus regulates adaptability of the adult brain." ScienceDaily. ScienceDaily, 6 October 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231006104518.htm>.