streszczenie: Naukowcy zagłębili się w układ noradrenaliny w mózgu, odkrywając spostrzeżenia, które mogą pomóc w zrozumieniu takich zaburzeń, jak ADHD, stany lękowe i depresja.
Badanie wyróżnia się innowacyjną metodologią: rejestracją aktywności chemicznej w czasie rzeczywistym przy użyciu rutynowych elektrod klinicznych stosowanych w leczeniu padaczki. Podejście to, będące wynikiem 11 lat udoskonaleń, pozwala teraz naukowcom monitorować aktywność mózgu, która wcześniej była niewidoczna.
Badania te stanowią poważny krok naprzód w zrozumieniu działania systemu NA i szerszej dynamiki chemii mózgu.
Kluczowe fakty:
- Zespół opracował pionierską metodę rejestrowania w czasie rzeczywistym aktywności chemicznej za pomocą standardowych elektrod klinicznych, co stanowi poważny przełom po ponad 11 latach rozwoju.
- Korzystając z tej techniki, badacze uzyskali nowy wgląd w układ noradrenaliny, zwłaszcza w jego powiązanie z intensywnością emocji i jego znaczenie w schorzeniach takich jak ADHD.
- Metodologię tę można teraz stosować bez konieczności stosowania wyłącznie elektrod, opierając się na tych, które są już w użyciu klinicznym.
źródło: Uniwersytet Technologiczny Wirginii
Międzynarodowy zespół naukowców dostarczył cennych informacji na temat układu noradrenaliny (NA) w mózgu, który od dawna jest celem leków stosowanych w leczeniu zespołu nadpobudliwości psychoruchowej, depresji i lęku.
Równie ważna za odkryciami jest pionierska metodologia opracowana przez naukowców w celu rejestrowania w czasie rzeczywistym aktywności chemicznej za pomocą standardowych elektrod klinicznych, które są rutynowo wszczepiane w celu monitorowania padaczki.
Publikacja internetowa w czasopiśmie Aktualna biologia Wyniki badania, które ogłoszono w poniedziałek (23 października), nie tylko dostarczają nowych informacji na temat chemii mózgu, co może mieć wpływ na szeroki zakres schorzeń, ale także podkreślają niezwykłą nową zdolność uzyskiwania danych z żywego ludzkiego mózgu.
„Nasza grupa opisuje pierwszą „szybką” neurochemię zarejestrowaną za pomocą woltamperometrii u świadomych ludzi” – powiedział Reed Montagu, współautor i główny autor badania, profesor VTC Vernon Mountcastle Research w Virginia Tech i dyrektor Centrum Humanistycznego . Laboratorium Badań Neuronaukowych i Neuroobrazowania Człowieka Instytutu Badań Biomedycznych Fralin w VTC.
„To ogromny krok naprzód, a systematyczne podejście zostało w pełni zastosowane w przypadku ludzi – po ponad 11 latach intensywnego rozwoju”.
O metodzie
Techniki potencjometryczne umożliwiające uzyskiwanie odczytów elektrochemicznych w czasie rzeczywistym u gryzoni i innych modeli laboratoryjnych zapewniają głęboki wgląd w funkcjonowanie mózgu od prawie 30 lat, ale nie ma jasnej ścieżki zastosowania tych technik u ludzi, ponieważ wymagają one włożenia elektrod do mózgu. .
„Zamiast tego skupiliśmy się na tym, co jest już stosowane u pacjentów w procedurach medycznych” – powiedział Montagu, który jest także profesorem na Wydziale Fizyki w Virginia Tech College of Science oraz na Wydziale Psychiatrii i Medycyny Behawioralnej w Virginia Tech. Szkoła Medyczna Carillion. „Kiedy chirurdzy faktycznie wkładają drut do czyjegoś mózgu? I czy możemy zaprojektować sposób, aby to wykorzystać?”
Początkowe metody zastosowane przez zespół wymagały wprowadzenia ekskluzywnych elektrod z włókna węglowego zaprojektowanych w Instytucie Badań Biomedycznych Fralin do przytomnych pacjentów poddawanych operacji głębokiej stymulacji mózgu w celu leczenia choroby Parkinsona lub innych zaburzeń.
Zespół badawczy wykazał obecnie, że elektrochemię można przeprowadzić przy użyciu już istniejących elektrod, które są w standardowym zastosowaniu klinicznym, otwierając okno na aktywność mózgu, jakiego nigdy wcześniej nie widziano.
O systemie noradrenaliny
Elektrody znajdowały się w ciele migdałowatym – obszarze mózgu głęboko powiązanym z przetwarzaniem emocjonalnym i na który silny wpływ mają sygnały NA.
System NA wywodzi się z małego jądra w śródmózgowiu, znanego jako miejsce sinawe (LC), i od dawna stanowi centralny punkt opracowywania leków mających na celu leczenie takich schorzeń, jak ADHD, depresja i stany lękowe.
„Uważa się, że system LC-NA reguluje pobudzenie i uwagę i jest celem leków w wielu stanach klinicznych, ale zrozumienie jego roli w zdrowiu i chorobie utrudnia brak bezpośrednich zapisów u ludzi”. Główny autor Dan Pang, profesor nadzwyczajny medycyny klinicznej i członek Fundacji Lundbecka na Uniwersytecie w Aarhus w Danii oraz adiunkt w Instytucie Badań Biomedycznych Fralin. „Zajęliśmy się tym problemem”.
W badaniu trzech pacjentów oglądało neutralne obrazy szachownicy zmieszane z naładowanymi emocjonalnie obrazami z Międzynarodowej Bazy Danych Obrazów Emocjonalnych, co rzucało światło na reakcję systemu NA na różne stany emocjonalne.
Zgodnie z oczekiwaniami, poziomy NA powiązano z intensywnością emocji, szczególnie podczas spotkań z nieoczekiwanymi obrazami, co podkreśla znaczenie układu NA w schorzeniach takich jak ADHD.
„To pionierska praca, która stanowi znaczący postęp techniczny w naszej zdolności do zrozumienia aktywności ludzkiego mózgu” – powiedział Wael Asaad, dyrektor neurochirurgii funkcjonalnej i padaczki w szpitalu Rhode Island i wiceprzewodniczący ds. badań na Wydziale Neurochirurgii na Uniwersytecie Brown. Nie brał udziału w badaniach.
„Chociaż od wielu lat możliwe jest rejestrowanie elektrycznej aktywności mózgu człowieka w różnych warunkach, daje nam to tylko połowę obrazu” – powiedział Asaad. „Jak te neurony komunikują się z neuroprzekaźnikami w czasie rzeczywistym i w krótkich odstępach czasu” – powiedział Asaad. Asaad powiedział: „Generalnie nauka była trudniejsza”.
„Oprócz wartości naukowej tego badania, zademonstrowane w nim techniki będą miały ogromną wartość dla szerokiego zakresu badań. Stanowi to kamień milowy w naszych wysiłkach na rzecz zrozumienia funkcji obwodów ludzkiego mózgu.”
O zespole
W poprzednich badaniach grupa ta jako pierwsza w pionierskim badaniu przeprowadzonym w 2011 roku zaobserwowała trwające poniżej sekundy różnice w chemii mózgu u przebudzonych ludzi.
Później w serii publikacji opublikowanych w latach 2016, 2018 i 2020 zbadano, w jaki sposób dopamina i serotonina wspólnie wspomagają podejmowanie decyzji i przetwarzanie sensoryczne u człowieka, korzystając ze specjalnie zaprojektowanych elektrod wprowadzanych podczas operacji głębokiej stymulacji mózgu.
O nowościach z badań neurologicznych
autor: Jana Pasteura
źródło: Uniwersytet Technologiczny Wirginii
Komunikacja: John Pastor – Virginia Tech
zdjęcie: Zdjęcie przypisane Neuroscience News
Oryginalne wyszukiwanie: Otwarty dostęp.
„Noradrenalina śledzi emocjonalną modulację uwagi w ludzkim ciele migdałowatym„Przez Reeda Montague i in. Aktualna biologia
podsumowanie
Noradrenalina śledzi emocjonalną modulację uwagi w ludzkim ciele migdałowatym
Przegląd najważniejszych wydarzeń
- Subsekundową dynamikę neuromodulacji można zmierzyć za pomocą klinicznych elektrod głębokich
- Dynamika noradrenaliny w ludzkim ciele migdałowatym odzwierciedla uwagę i pobudzenie
- Związek między noradrenaliną a rozszerzeniem źrenic zależy od stanu poznawczego
streszczenie
Układ noradrenaliny (NA) jest jednym z głównych układów nerwowych w mózgu; Pochodzi z małego jądra w śródmózgowiu, miejsca sinawego (LC), i jest szeroko rozpowszechniony w całym mózgu.
Uważa się, że system LC-NA reguluje pobudzenie i uwagę i jest celem leku w wielu sytuacjach klinicznych. Jednak zrozumienie jego roli w zdrowiu i chorobie utrudnia brak bezpośrednich nagrań u ludzi.
W tym miejscu rozwiązujemy ten problem, pokazując, że elektrochemiczne szacunki dynamiki subsekundowej NA można uzyskać za pomocą klinicznych elektrod głębokich wszczepionych w celu monitorowania padaczki.
Dokonaliśmy tych nagrań w ciele migdałowatym, rozwojowo starej strukturze, która wspiera przetwarzanie emocjonalne i odbiera gęste projekcje LC-NA, podczas gdy pacjenci (n = 3) wykonywali dziwaczne zadanie emocjonalne i wizualne.
Zadanie miało na celu wywołanie różnych stanów poznawczych, przy czym dziwne bodźce obejmowały obrazy wzbudzające emocje, które różniły się pod względem pobudzenia (niskie lub wysokie) i wartościowości (negatywne lub pozytywne). Zgodnie z teorią, oceny NA śledziły afektywną modulację uwagi, przy silniejszym reagowaniu dziwaków w stanie wysokiego pobudzenia.
Równoległe szacunki rozszerzenia źrenic, wspólnego behawioralnego wskaźnika aktywności LC-NA, potwierdziły hipotezę, że sprzężenie źrenica-NA zmienia się wraz ze stanem poznawczym, przy czym szacunki źrenic i NA są pozytywnie powiązane z dziwnymi bodźcami w stanie wysokiego, ale nie niskiego pobudzenia. -Stan podniecenia.
Nasze badanie stanowi dowód na to, że monitorowanie neuromodulatorów jest obecnie możliwe przy użyciu elektrod głębinowych w standardowym zastosowaniu klinicznym.
More Stories
Jak czarne dziury stały się tak duże i szybkie? Odpowiedź kryje się w ciemności
Według skamieniałości prehistoryczna krowa morska została zjedzona przez krokodyla i rekina
Wystrzelenie rakiety Falcon 9 firmy SpaceX zostało wstrzymane ze względu na zbliżanie się dwóch głównych misji załogowych lotów kosmicznych