Wiadomo, że procesowi uczenia się towarzyszy reorganizacja połączeń synaptycznych. Jest ona związana z neuroprzekaźnitwem glutaminergicznym za pośrednictwom receptorów NMDA. Ich aktywacja skutkuje napływem do wnętrza neuronu jonów wapnia i akumulacją białek zagęszczenia postsynaptycznego (PSD, ang. postsynaptic densities). W przebiegu różnego rodzaju chorób i zaburzeń w funkcjonowaniu ośrodkowego układu nerwowego w procesie tym pojawia się wiele nieprawidłowości.
Obecnie niewiele wiadomo na temat molekularnego podłoża zjawiska neuroplastyczności, podobnie jak i o mechanizmie zmian zachodzących w tym czasie w obrębie presynaptycznego zakończenia nerwowego. Zespół naukowców ze Stanów Zjednoczonych wykorzystał mikroskopy o bardzo dużej rozdzielczości, aby obserwować zmiany zachodzące w obrębie stymulowanych synaps. Zarejestrowano, iż zarówno w obrębie pre-, jak i postsynaptycznych zakończeń nerwowych zachodzą interesujące skorelowane ze sobą zmiany.
Odkryto, że po obu stronach synapsy znajdują się cząsteczki zorganizowane w struktury nazywane nanomodułami. Mogą one poruszać się, a także namnażać, lecz ten drugi proces nie został dokładnie wyjaśniony. Być może są one zdolne do podziałów lub też kolejne z nich są bardzo szybko transportowane z wnętrza neuronu, choć tego procesu nie udało się zaobserwować z uwagi na ograniczenia stosowanych technik mikroskopowych.
Najciekawszym zarejestrowanym zjawiskiem było jednak zachowanie nanomodułów pre- i postsynaptycznych w odpowiedzi na stymulację naśladującą sygnały przesyłane przez komórki nerwowe w trakcie uczenia się. Przed wystąpieniem impulsu nerwowego są one nieruchome, natomiast po pobudzeniu neuronu zaczynają drgać i poruszać się synchronicznie po obu stronach synapsy, jakby były ze sobą w jaki sposób połączone. Wzrosła także ich liczba, co było skorelowane z powiększeniem się synapsy.
Ścisła korelacja między liczebnością, rozmiarami i zachowaniem nanomodułów po obu stronach synapsy nasuwa wniosek, że zmiany będące podstawą neuroplastyczności nie zachodzą jedynie bądź w głównej mierze po stronie postsynaptycznej, ale następują równomiernie w obrębie obu zakończeń nerwowych.
Odkrycie nanomodułów i ich specyficznego zachowania prowadzi do stawiania kolejnych pytań. W jaki sposób powstają i namnażają się? Dlaczego pozostają nieruchome, gdy synapsa nie jest pobudzona i dlaczego poruszają się po jej aktywacji? Jakie dokładnie jest ich znaczenie w procesie neuroplastyczności? Czy zaburzenia funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego, takie jak autyzm, związane są z ich dysfunkcjami? Aby odpowiedzieć na te pytania, niezbędne są dalsze badania.
