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.
„Odkrywca. Nieprzepraszający przedsiębiorca. Fanatyk alkoholu. Certyfikowany pisarz. Wannabe tv ewangelista. Fanatyk Twittera. Student. Badacz sieci. Miłośnik podróży.”
More Stories
NASA pokazuje, jak SpaceX tankuje statki kosmiczne na niskiej orbicie okołoziemskiej
Roboty kontra zwierzęta: kto wygra wyścig w środowisku naturalnym?
NASA poszukuje informacji na temat niedoborów w technologii kosmicznej