Vad är synaptisk beskärning?

Definition

Hur fungerar synaptisk beskärning?

Under spädbarnsåldern upplever hjärnan en stor mängd tillväxt. Det sker en explosion av synapsbildning mellan neuroner under tidig hjärnutveckling. Detta kallas synaptogenes.

Denna snabba period av synaptogenes spelar en viktig roll för inlärning, minnesbildning och anpassning tidigt i livet. Vid cirka 2 till 3 års ålder når antalet synapser en toppnivå. Men kort efter denna period av synaptisk tillväxt börjar hjärnan ta bort synapser som den inte längre behöver.

När hjärnan väl bildar en synaps kan den antingen stärkas eller försvagas. Detta beror på hur ofta synapsen används. Processen följer med andra ord principen ”använd det eller förlora det”: Synapser som är mer aktiva förstärks och synapser som är mindre aktiva försvagas och slutligen beskärs. Processen att ta bort de irrelevanta synapserna under denna tid kallas synaptisk beskärning.

Tidig synaptisk beskärning påverkas mestadels av våra gener. Senare är det baserat på våra erfarenheter. Med andra ord, huruvida en synaps beskärs eller inte påverkas av de erfarenheter ett utvecklande barn har med världen omkring sig. Konstant stimulering gör att synapser växer och blir permanenta. Men om ett barn får lite stimulans kommer hjärnan att behålla färre av dessa kopplingar.

När sker synaptisk beskärning?

Tidpunkten för synaptisk beskärning varierar beroende på hjärnregion. Viss synaptisk beskärning börjar mycket tidigt i utvecklingen, men den snabbaste beskärningen sker mellan ungefär 2 och 16 års ålder.

Tidigt embryonalt stadium till 2 år

Hjärnans utveckling 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 i extremt hög takt under denna tid.

Under det första levnadsåret växer antalet synapser i hjärnan hos ett spädbarn mer än tiofaldigt. Vid 2 eller 3 års ålder har ett spädbarn cirka 15 000 synapser per neuron.

I hjärnans visuella cortex (den del som ansvarar för synen) når synapsproduktionen sin topp vid cirka 8 månaders ålder. I den prefrontala cortexen inträffar toppnivåer av synapser någon gång under det första levnadsåret. Denna del av hjärnan används för en mängd olika komplexa beteenden, inklusive planering och personlighet.

Åldrarna 2 till 10 år

Under det andra levnadsåret sjunker antalet synapser dramatiskt. Synaptisk beskärning sker mycket snabbt mellan 2 och 10 år. Under denna tid elimineras cirka 50 procent av de extra synapserna. I synbarken fortsätter beskärningen till cirka 6 års ålder.

Ungdom

Synaptisk beskärning fortsätter under 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.

Tidig vuxen ålder

Enligt nyare forskning fortsätter synaptisk beskärning faktiskt in i tidig vuxen ålder och slutar någon gång i slutet av 20-talet.

Intressant nog sker beskärningen under denna tid mestadels i hjärnans prefontala cortex, som är den del av hjärnan som är starkt involverad i beslutsprocesser, personlighetsutveckling och kritiskt tänkande.

Förklarar synaptisk beskärning uppkomsten av schizofreni?

Forskning som tittar på sambandet mellan synaptisk beskärning och schizofreni är fortfarande i ett tidigt skede. Teorin är att schizofrena hjärnor är ”överbeskärade”, 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, som schizofreni, fann de att personer med psykiska störningar hade färre synapser i den prefrontala regionen jämfört med hjärnan hos personer utan psykiska störningar.

Då en stor studie analyserade obduktion av hjärnvävnad och DNA från mer än 100 000 personer 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 kvar, kan synaptisk beskärning vara ett intressant mål för behandlingar för personer med psykiska störningar.

Är synaptisk beskärning förknippad med autism?

Forskare har fortfarande inte identifierat den exakta orsaken till autism. Det är troligt att det finns flera faktorer som spelar in, men nyligen har forskning visat ett samband mellan mutationer i vissa gener relaterade till synaptisk funktion och autismspektrumstörningar (ASD).

Till skillnad från forskning om schizofreni, som teoretiserar att hjärnan är ”överbeskärad”, antar forskare att hjärnan hos personer med autism kan vara ”underbeskärad”. Teoretiskt leder alltså denna underbeskärning till ett överutbud av synapser i vissa delar av hjärnan.

För att testa denna hypotes, forskare tittade på hjärnvävnad hos 13 barn och ungdomar med och utan autism som dog mellan 2 och 20 år. Forskarna fann att hjärnorna hos ungdomar med autism hade mycket fler synapser än hjärnan hos neurotypiska ungdomar. Små barn i båda grupperna hade ungefär samma antal synapser. Detta tyder på att tillståndet kan uppstå under beskärningsprocessen. Denna forskning visar bara en skillnad i synapser, men inte om denna skillnad kan vara en orsak eller en effekt av autism, eller bara ett samband.

Denna teori om underbeskärning kan hjälpa till att förklara några av de vanligaste symptomen på autism, som överkänslighet för buller, ljus och sociala upplevelser, såväl som epileptiska anfall. Om det finns för många synapser som avfyras på en gång, kommer en person med autism sannolikt att uppleva en överbelastning av ljud snarare än en finjusterad hjärnreaktion.

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 hjärnan hos autismpatienter. Överaktivitet i mTOR-vägen har också visat sig vara associerad med en överproduktion av synapser. Ett studie fann att möss med överaktiv mTOR hade defekter i sin synaptiska beskärning och uppvisade ASD-liknande sociala beteenden.

Vart är forskningen om synaptisk beskärning på väg?

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 bygger de flesta idéer om mänsklig hjärnans utveckling på denna idé om hjärnans plasticitet. Forskare undersöker nu sätt att kontrollera beskärning med mediciner eller riktad terapi. De undersöker också hur man kan använda denna nya förståelse av synaptisk beskärning för att förbättra barndomsutbildningen. Forskare studerar också hur formen på synapserna kan spela en roll vid psykiska funktionshinder.

Processen med synaptisk beskärning kan vara ett lovande mål för behandlingar för personer med tillstånd som schizofreni och autism. Forskningen är dock fortfarande i ett tidigt skede.