Нейрони – головні функціональні клітини нервової системи. Вони взаємодіють один з одним, формуючи структури, що називаються синапсами. За сучасними оцінками, мозок дорослої людини містить близько 86 млрд нейронів. Число зв’язків між ними оцінюється числом з 14-15 нулями. Зрозуміло, що ці кількісні характеристики змінюються в часі.

На момент народження мозок немовляти містить порядку 100 млрд нейронів, що на 15% більш, ніж у дорослої людини. А число зв’язків між ними, навпаки, – менше. По мірі опанування нашого тіла, навчання рухатися, сприймати оточення через органи чуття, аналізувати цю інформацію та приймати рішення нейрони встановлюють між собою нові зв’язки. Але водночас прибираються непотрібні – цей процес отримав назву синаптичного прунінгу (дослівно обрізка). Як дерева в саду потребують регулярного та грамотного обрізання, так і нейрони повинні позбуватися непотрібних зв’язків.

Дослідження прунінгу почалося ще у 1970-х роках. Тоді Peter Huttenlocher з університету Чикаго дослідив під мікроскопом щільність синапсів у зразках мозку людей різного віку – від новонароджених до 90-літніх. Виявилося, що після народження число зв’язків починає стрімко зростати (що пов’язане із навчанням мозку керувати тілом) та досягає максимуму між першим та другим роками життя, перевищуючи число синапсів здорової людини у півтора рази. Далі, у підлітковому віці воно стрімко знижується, стабілізуючись до дорослого стану. По мірі старіння відбувається невелике зменшення.

Як саме відбувається прунінг, поки не дуже відомо. Було виявлено, що істотну роль в цьому відіграють імунні клітини. Вони ніби відкушують пресинаптичні структури.

Вивчення процесу реорганізації синаптичних зв’язків займає одну з центральних ролей у нейробіології. Його порушення – прибирання надто великого або ж, навпаки, недостатнього числа зв’язків – може вносити істотну частину в формування патологій розвитку. Наприклад, показано, що в пацієнтів з шизофренією менше синапсів. Тож, причиною цього може бути надмірний прунінг. Наразі знайдено гени кандидати на керувальну роль в цьому.

Хвороба Альцгеймера супроводжується інтенсивною загибеллю кіркових нейронів, що веде до дефіциту когнітивних функцій та порушення пам’яті. Чимало генів, що асоційовані із цією патологією, працюють у тому числі в мозкових імунних клітинах. Дослідники припускають, що активація процесів прунінгу, нормального в ранньому віці, в мозку дорослої людини може бути причиною даної хвороби.

Формування, налаштування та підтримка в часі стабільного патерну міжнейронних зв’язків – проблема, до якої прикута увага багатьох сучасних нейробіологів.

Джерело: Sakai J. Core Concept: How synaptic pruning shapes neural wiring during development and, possibly, in disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Jul 14;117(28):16096-16099. doi: 10.1073/pnas.2010281117