Studiul neurostiinței dezvăluie că ar putea fi un oprit pentru schimbarea capturilor cerebrale

Creierul este un instrument de precizie. Funcția sa depinde de activitatea electrică calibrată fin care declanșează eliberarea mesajelor chimice între neuroni.

Dar, uneori, echilibrul atent al creierului este scos din control, la fel ca în epilepsie. Electroencefalografia sau EEG vizualizează activitatea electrică a creierului și poate dezvălui modul în care o criză epileptică se deosebește de modelul de undă predictabil al activității creierului tipic.

Dar medicamentele încă nu dispun de o soluție pentru epilepsie. Există o posibilitate limitată de a prezice o criză convulsivă și nici o modalitate de a interveni chiar și atunci când se poate prezice. Deși medicamentele sunt disponibile persoanelor care se ocupă de epilepsie, ele sunt pline de efecte secundare și nu funcționează pentru toată lumea.

Lucrez la o problemă în laboratorul meu de neuroștiințe, când mă opresc să-mi imaginez cât de înspăimântător ar fi să trăiesc cu un creier aflat în afara controlului în acest fel, mă motivează cu adevărat. Ar putea exista o modalitate de a recupera controlul acestor neuroni plecati necinstiti? M-am concentrat asupra modului în care un compartiment specific din fiecare celulă creierului ar putea să ne ajute să facem acest lucru.

Un switch de override pentru activitatea creierului

De când eram student, am fost fascinat de o parte a neuronului numit segmentul inițial axon. Fiecare neuron conține acest compartiment mic. Acolo unde un neuron "decide" să tragă un semnal electric, trimițând un mesaj chimic către celula următoare.

Există aici legături specializate care pot exercita un control puternic; ele pot suprascrie decizia celulei de a trage. Acest mecanism de control există pentru a organiza sau modela activitatea creierului - o cerință pentru o mare parte a comportamentului nostru.

De exemplu, pentru a adormi, activitatea creierului trebuie să se învârtă într-o oscilație lentă. În contrast, concentrarea clară asupra unei probleme necesită ca modelul să se ridice, producând o oscilație rapidă. O incapacitate de a produce și de a reglementa aceste tipare ale activității creierului a fost legată de numeroase tulburări ale creierului.

Atunci când segmentele inițiale axon ale numeroșilor neuroni primesc totodată un semnal de amortizare în același timp, aceasta are ca rezultat o scădere în modelul de undă al EEG. Aceasta inseamna ca renunta la activitatea creierului, lucru care in conditii normale ar fi util atunci cand se misca intre starea de somn relaxat si somn.

Dacă cercetătorii ar putea valorifica puterea acestor conexiuni inhibitorii, am putea reinițializa modelul activității creierului ori de câte ori vrem. Ar putea fi o modalitate de a răsturna controlul într-un creier epileptic.

Molecule care mediate mesajul

Pentru a începe să înțelegi cum să reglezi această putere a segmentului inițial axon, colegii mei și cu mine am nevoie mai întâi să înțelegem parteneriatele moleculare în aceste conexiuni. Pentru ca inhibarea să fie eficientă la segmentul inițial axon, trebuie să existe echipamentul potrivit disponibil pentru a primi semnalul. În cazul inhibării în creier, acest echipament este receptorul GABA A.

Cu colaboratorii Hans Maric și Hermann Schindelin, am identificat un parteneriat apropiat și exclusiv între două proteine ​​- subunitatea a2 a receptorului GABA A și colilbistină. Stabilind relatia apropiata dintre aceste doua molecule raspunde la cateva intrebari deschise despre modul in care proteinele de la site-urile de contact inhibitor interactioneaza. Știam că subunitatea a2 a receptorului GABA A se găsește la segmentul inițial al axonului, dar cercetătorii nu au înțeles cum ajunge acolo sau este ținut acolo. Collybistin ar putea fi cheia.

Deci, acum ne-am gandit ca aceste doua proteine ​​ar putea lucra impreuna la segmentul initial axon. Pentru a continua, mentorul meu post-doctoral Stephen Moss și cu mine am vrut să înțelegem ce implicații ar putea avea acest lucru pentru conexiunile la segmentul inițial axon și, în cele din urmă, cum funcționează creierul. Pentru a încerca să înțelegem acest lucru, am creat o mutație genetică care a dus la lipsa celor două proteine ​​de a se conecta.

Neuronii de șoareci cu această mutație au pierdut, de fapt, legături inhibitoare pe segmentul inițial axon. Conexiunile inhibitoare pe alte părți ale celulelor creierului au rămas intacte, susținând din nou ideea că acest parteneriat cu proteine ​​este exclusiv și în special important la segmentul inițial axon.

Șoarecii cu această experiență de mutație se confruntă în timpul dezvoltării. Când cresc în adulți, acești șoareci nu mai arată semne comportamentale de convulsii. În anumite forme de epilepsie pediatrică, copiii pot, de asemenea, să "depășească" capturile lor. Deci, această mutație este extrem de valoroasă în furnizarea unui model posibil pentru epilepsia pediatrică umană. Sperăm că ne poate ajuta să înțelegem mai clar ce se întâmplă în creier în timpul epilepsiei și să proiecteze și să testeze terapii mai bune, cum ar fi compusul selectiv dezvoltat de AstraZeneca, al cărui cercetător a contribuit, de asemenea, la acest proiect.

Un pas cantitativ, dar timpuriu

Neurologii au speculat mult timp despre parteneriatul dintre receptorul GABA A și colilibistină. Acum rezultatele noastre, recent publicate în Comunicații de natură, o definiți cantitativ.

În timp ce știm receptorii GABA A - care răspund la semnalizarea inhibitorie de control a neurotransmițătorului GABA, încă ne dăm seama cum funcționează toate. Semnalarea GABA este diversă, cu diferite tipuri de conexiuni care exercită un control distinct asupra arderii celulare - altceva trebuie să lucrăm pentru a înțelege. Și disfuncția în semnalizarea GABA este implicată și într-o serie de alte tulburări ale creierului, în plus față de epilepsie.

Scopul final al acestei cercetări este de a proiecta tratamente care ar putea fi capabile să controleze conexiunile inhibitoare la segmentul axon inițial. Ne-ar plăcea să fim responsabili de acel comutator, capabili să oprim arderea neuronală în afara controlului observată în timpul unui atac epileptic.

Îmi imaginez viața cu epilepsie și, de asemenea, îmi imaginez viața fără ea.

Acest articol a fost inițial publicat în The Conversation by Rochelle Hines. Citiți articolul original aici.