Ученые обнаружили, что нейрохимические вещества играют неожиданно важную роль в человеческом мозгу

By Мирослав Белоголовка No comments

Ученые обнаружили, что нейрохимические вещества играют неожиданно важную роль в человеческом мозге
Исследователи Технологического института штата Вирджиния из Центра исследований нейробиологии человека Института биомедицинских исследований Фралина создают микроэлектроды из углеродного волокна для определения активности дофамина и серотонина в реальном времени у пациентов. Предоставлено: Virginia Tech.

В ходе первых в своем роде наблюдений за человеческим мозгом международная группа исследователей обнаружила, что два хорошо известных нейрохимических вещества — дофамин и серотонин — действуют с субсекундной скоростью, чтобы формировать восприятие мира людьми и действовать, исходя из их восприятия.

Это открытие показывает, что исследователи могут непрерывно и одновременно измерять активность как дофамина, так и серотонина, рецепторы и участки поглощения которых являются терапевтическими мишенями для лечения различных заболеваний, от депрессии до болезни Паркинсона, в человеческом мозге.

Кроме того, нейрохимические вещества объединяют восприятие мира людьми с их действиями, что указывает на то, что дофамин и серотонин играют гораздо более важную роль в нервной системе человека, чем это было известно ранее.

Известные как нейромодуляторы, дофамин и серотонин традиционно связаны с обработкой вознаграждения — насколько хорошо или плохо люди воспринимают результат после совершения действия.

Сегодняшнее онлайн-исследование в журнале Neuron открывает дверь к более глубокому пониманию расширенной роли этих систем и их роли в здоровье человека.

«Огромное количество людей во всем мире принимают фармацевтические препараты, чтобы нарушить работу систем передачи дофамина и серотонина, чтобы изменить свое поведение и психическое здоровье», — сказал П. Рид Монтегю, старший автор исследования, профессор и директор Центр исследований в области нейробиологии человека и Лаборатория нейровизуализации человека в Институте биомедицинских исследований Фралина в Технологическом институте штата Вирджиния. «Впервые мгновенная активность этих систем была измерена и определена как вовлеченная в восприятие и когнитивные способности. Эти нейротрансмиттеры одновременно действуют и интегрируют активность в совершенно разных временных и пространственных масштабах, чем кто-либо ожидал» <./p>

По словам исследователей, лучшее понимание основных действий дофамина и серотонина во время восприятия и принятия решений может дать важную информацию о психических и неврологических расстройствах.

«Каждый выбор, который кто-то делает, предполагает получение информации, ее интерпретацию и принятие решений о том, что они воспринимают», — сказал Кеннет Кишида, автор исследования и доцент кафедры физиологии, фармакологии и нейрохирургии. Медицинская школа Уэйк Форест. «Существует целый ряд психических состояний и неврологических расстройств, при которых этот процесс изменяется у пациентов, и главными подозреваемыми являются дофамин и серотонин».

По словам Монтегю, почетного профессора Wellcome Center for Human Neuroimaging в Университетском колледже Лондона и профессора физики в Университете Лондона, отсутствие химически специфических методов изучения нейромодуляции у людей в быстрых временных масштабах затрудняет понимание этих систем. Технологический колледж Вирджинии

Но теперь, в первых измерениях, ученые использовали электрохимический метод под названием «циклическая вольтамперометрия с быстрым сканированием», в котором используется небольшой микроэлектрод из углеродного волокна, на который подается низкое напряжение для определения активности дофамина и серотонина в реальном времени.

В ходе исследования исследователи зафиксировали колебания дофамина и серотонина с помощью специально разработанных электродов у пяти пациентов, перенесших операцию по имплантации электродов для глубокой стимуляции мозга для лечения эссенциального тремора или болезни Паркинсона. Пациенты бодрствовали во время операции, играя в компьютерную игру, предназначенную для количественной оценки аспектов мышления и поведения во время измерения.

Ученые обнаружили, что нейрохимические вещества играют неожиданно важную роль в человеческом мозгу
Относительный размер микроэлектрода, используемого для регистрации активности дофамина и серотонина во время процедур глубокой стимуляции мозга. Авторы: Virginia Tech.

В каждом раунде игры пациенты кратко рассматривали облако точек, и их просили оценить направление, в котором они движутся. Метод, разработанный автором-корреспондентом Дэном Бангом, научным сотрудником сэра Генри Уэллкома, и Стивом Флемингом, членом Королевского общества сэра Генри Дейла, оба в Центре нейровизуализации человека Wellcome при Университетском колледже Лондона, помог указать, что дофамин и серотонин были участвует в принятии простых решений восприятия вне традиционного контекста вознаграждений и потерь.

«Эти нейромодуляторы играют гораздо более широкую роль в поддержке человеческого поведения и мышления, и, в частности, они участвуют в том, как мы обрабатываем внешний мир», — сказал Банг. «Например, если вы двигаетесь по комнате и выключен свет, вы двигаетесь иначе, потому что не уверены в том, где находятся объекты. Наша работа предполагает, что эти нейромодуляторы, в частности серотонин, играют роль в сигнале того, насколько мы не уверены внешняя среда «

Монтегю и Кишида вместе с Терри Лоренц, доцентом-исследователем, и Джейсоном Уайтом, старшим научным сотрудником, теперь оба работают в Институте биомедицинских исследований Фралина, начали работать над новым статистическим подходом для определения сигналов дофамина и серотонина, пока еще в Медицинском колледже Бейлора в Хьюстоне, штат Техас.

«Кен принял вызов — провести быструю нейрохимию у людей во время активного познания», — сказал Монтегю. «Множество других хороших групп ученых не смогли сделать этого. Помимо вычисления огромных объемов данных, есть сложные проблемы, которые необходимо решить, в том числе большие фундаментальные алгоритмические задачи».

До недавнего времени только медленные методы, такие как ПЭТ-сканирование, могли измерить влияние нейротрансмиттеров, но они были далеко от частоты или объема посекундных измерений циклической вольтамперометрии с быстрым сканированием.

Измерения в новом исследовании были проведены в Баптистском медицинском центре Уэйк Форест с участием нейрохирургических бригад под руководством Адриана У. Лакстона и Стивена Б. Тэттера.

«Энтузиазм нейрохирургов по поводу этого исследования вызван теми же причинами, которые побудили их стать врачами — в первую очередь, они хотят делать все возможное для своих пациентов, и у них есть настоящая страсть к пониманию того, как работает мозг работает над улучшением результатов лечения пациентов «, — сказал Кишида, который наблюдал за сбором данных в операционной во время операций. «Оба являются совместными учеными вместе с Чарльзом Бранчем, главой отделения нейрохирургии в Уэйк Форест, который был замечательным сторонником этой работы».

Точно так же Монтегю сказал: «Вы не сможете сделать это без настоящих хирургов, партнеров плечом к плечу, и, конечно же, не без людей, которые позволяют вам делать записи из своего мозга, пока им имплантируют электроды для облегчения болезни. симптомы неврологического расстройства «

Монтегю прочитал исследование в Proceedings of the National Academy of Sciences, которое побудило его обратиться к своим коллегам Бангу и Флемингу из Университетского колледжа Лондона с просьбой составить для пациентов задание во время операции, которое выявит Субсекундная передача сигналов дофамина и серотонина в режиме реального времени о внешнем мире — отдельно от их часто описываемой роли в процессах, связанных с вознаграждением.

«Я сказал, что у меня есть новый метод измерения дофамина и серотонина, но мне нужно, чтобы вы помогли с этой задачей», — сказал Монтегю. «Они попали в исследование. Для получения этих результатов исследование действительно потребовало много тяжелой работы и объединения нескольких людей».

Исследование финансировалось грантами различных исследователей от Wellcome Trust, Национальных институтов здравоохранения, включая Национальный институт злоупотребления наркотиками, Национальный институт психического здоровья, Национальный институт неврологических расстройств и инсульта./p>

Добавить комментарий