Od pohárku k pacičkám

Vývoj synapsí v mozku

František Vyskočil | 16. 3. 2006 | Vesmír 85, 135, 2006/3

Při rozvoji nervové soustavy obratlovců a člověka se postupně uvádějí v činnost genetické programy, které mění jak počet neuronů (především apoptózou), tak funkci neuronů i jejich spojů, synapsí. U rostoucích savčích mláďat pozorujeme, jak se zlepšuje koordinace pohybů a jak stále rychleji reagují na nebezpečí a potravu. Zprvu vratká a neohrabaná novorozená hříbata nebo kůzlata po několika dnech či týdnech už nemůžeme dohonit, bezbranní slepí králíčkové se nám před očima mění na ušaté střely.

Pod obecným konstatováním, že nervová soustava po narození „spurtuje“ nebo „dozrává“, se skrývají zcela konkrétní morfologické, biochemické a biofyzikální změny. Jedním z takových měřitelných parametrů při přestavbě nervové soustavy je velikost a doba trvání slabounkých synaptických proudů, vznikajících vyloučením jednotlivých kvant neuropřenašeče. Tyto miniaturní synaptické proudy dnes můžeme pomocí mikroelektrodové techniky (například terčíkovým zámkem) měřit v řádech nano- až pikoampérů (10–9–10–12 A). Čím je celkový budivý nebo tlumivý proud za synapsí strmější a kratší, tím rychleji se přenáší informace mezi vlastními neurony (nebo motorickým neuronem a výkonnou jednotkou, například svalem), což se projeví na zkrácení celkové reakční doby.

Až dosud se zrychlení synaptického přenosu připisovalo většinou jenom tomu, že se v určitém období po narození (u laboratorního potkana dvanáctý až patnáctý den) mění program výroby receptorů – v synaptických membránách neuronů se pomalé a nízkovodivé receptory pro neuropřenašeče nahrazují novými typy. Ty se otevírají rychleji a synchronněji, prochází jimi větší iontový proud. Tato představa vyplývala mj. i z našich nálezů v šedesátých letech, kdy jsme objevili na nervosvalové synapsi dva typy acetylcholinového „nikotinového“ receptoru-kanálu, jeden pomalý denervační (později prokázaný jako embryonální), druhý rychlý „dospělý“. 1) Přeměna „pomalého“ embryonálního receptoru-kanálu na „rychlý“ je dána změnou výrobního programu v jednom ze čtyř typů podjednotek formujících mezi sebou kanál (obrázek 1).

Některé synapse, především v centrálním nervovém systému, jsou ale vybaveny receptory, které mají téměř stejné složení a funkci jak v embryonálním, tak v dospělém organizmu. Přesto i u těchto zápojů pozorujeme zkracování reakční doby během dospívání. Jak se nyní ukazuje, zrychlení je podmíněno především morfologickou strukturální přestavbou. Takové synapse nacházíme třebas v mozečku. Mozeček (malý mozek, cerebellum) je centrum pro pohyb a umístění těla v prostoru. Sbíhají se v něm informace z oka, ze svalů, smyslů, kloubů, orgánů rovnováhy a korigují se pohyby i poloha těla. Zvláště dobře je vyvinut u ryb, ptáků a savců. U člověka mj. pomáhá udržovat polohové (posturální) reflexy, které zajišťují, abychom neupadli, což se nám všem, jak známo, často přihází ve věku batolecím (a některým i ve věku dospělém, buď pod vlivem alkoholu, nebo po úrazu, kdy je mozeček poškozen).

Pokračování →