Nevroznanstvene študije razkrivajo, da je možno izklopiti možganske napade

Možgani so natančen instrument. Njegova funkcija je odvisna od fino kalibrirane električne aktivnosti, ki sproži sproščanje kemičnih sporočil med nevroni.

Toda včasih je skrbno ravnotežje možganov izločeno iz nadzora, kot pri epilepsiji. Elektroencefalografija ali EEG vizualizira električno aktivnost možganov in lahko razkrije, kako epileptični napad odstopa od predvidljivega vzorca valovanja tipične možganske aktivnosti.

Vendar pa medicina še vedno nima rešitve za epilepsijo. Možnost napovedovanja napada je omejena in ni mogoče posredovati, čeprav lahko napovedujete. Čeprav so zdravila na voljo ljudem, ki se ukvarjajo z epilepsijo, so polni neželenih učinkov in ne delujejo za vsakogar.

Ko se ukvarjam s problemom v mojem nevroznanstvenem laboratoriju, ko se ne morem predstavljati, kako strašno je lahko živeti z možgani brez nadzora na tak način, me to res motivira. Ali lahko obstaja način, da se znebimo nadzora nad temi nevroni, ki so se izgubili? Osredotočil sem se na to, kako bi nam lahko določen predel v vsaki možganski celici pomagal narediti prav to.

Preklopno stikalo za možgansko aktivnost

Odkar sem študiral, me je fasciniral del nevrona, ki se imenuje začetni segment aksona. Vsak nevron vsebuje ta majhen oddelek. Tu se nevron odloči za sprožitev električnega signala in pošlje kemično sporočilo v naslednjo celico.

Tu so specializirane povezave, ki lahko izvajajo močan nadzor; lahko preglasijo lastno "odločitev" celice o streljanju. Ta nadzorni mehanizem obstaja za organiziranje ali vzorčenje možganske aktivnosti - zahteva za večino našega vedenja.

Na primer, da bi lahko zaspali, se mora vaša možganska aktivnost spustiti v počasno nihanje. Nasprotno, ostra koncentracija na problem zahteva, da vzorec pobere, kar povzroča hitro nihanje. Nezmožnost proizvodnje in regulacije teh vzorcev možganske aktivnosti je povezana s številnimi motnjami v možganih.

Ko začetni segmenti aksonov številnih nevronov prejmejo signal za utišanje hkrati, to povzroči prehod v valovnem vzorcu EEG. To pomeni, da umirja aktivnost možganov, kar bi bilo v normalnih pogojih koristno pri prehodu med sproščenimi in spanskimi stanjami.

Če bi raziskovalci lahko izkoristili moč teh zaviralnih povezav, bi lahko potencialno ponastavili vzorec aktivnosti možganov, kadar koli želimo. To bi lahko bil način, da se obrne nadzor v epileptičnih možganih.

Molekule, ki posredujejo sporočilo

Da bi začeli razumeti, kako urediti to moč začetnega segmenta aksona, smo morali moji sodelavci najprej razumeti molekularna partnerstva na teh povezavah. Da bi bila inhibicija učinkovita na začetnem segmentu aksona, mora biti na voljo ustrezna oprema za sprejem signala. V primeru inhibicije v možganih je ta oprema GABA receptor.

S sodelavci Hansom Maricem in Hermannom Schindelinom smo identificirali tesno in ekskluzivno partnerstvo med dvema proteinoma - podskupino GABA A receptorja in kollybistin. Ugotovitev tesnega odnosa med tema dvema molekulama odgovarja na nekaj odprtih vprašanj o tem, kako bi lahko bile interakcije proteinov na inhibitornih kontaktnih mestih. Vedeli smo, da se podenota α2 receptorja GABA A nahaja na začetnem segmentu aksona, toda raziskovalci niso razumeli, kako to pride ali se tam zadržuje. Ključ je lahko Collybistin.

Zdaj smo mislili, da lahko ta dva proteina delata skupaj na začetnem segmentu aksona. Da bi nadaljevali, sem s svojim podoktorskim mentorjem Stephenom Mossom želel razumeti, kakšne posledice bi to lahko imelo za povezave na začetnem segmentu aksona in na koncu, kako možgani delujejo. Da bi to ugotovili, smo ustvarili genetsko mutacijo, ki je povzročila, da se dva proteina ne moreta povezati.

Nevroni miši s to mutacijo so dejansko izgubili zaviralne povezave na začetni segment aksona. Inhibitorne povezave na druge dele možganskih celic so ostale nedotaknjene, kar je še enkrat podprlo zamisel, da je to partnerstvo beljakovin izključno in posebej pomembno na začetnem segmentu aksona.

Miši s to mutacijo doživljajo napade med razvojem. Ko odrastejo, te miši ne kažejo več vedenjskih znakov napada. Pri nekaterih oblikah pediatrične epilepsije lahko otroci "prerastejo" svoje napade. Torej je ta mutacija zelo dragocena pri zagotavljanju možnega modela za pediatrično epilepsijo pri ljudeh. Upamo, da nam bo pomagal bolje razumeti, kaj se dogaja v možganih med epilepsijo, pa tudi, da načrtujemo in testiramo boljše terapije, kot je selektivna spojina, ki jo je razvila AstraZeneca, katere znanstveniki so prav tako prispevali k temu projektu.

Kvantitativni, vendar zgodnji korak

Nevroznanstveniki so dolgo razmišljali o partnerstvu med receptorjem GABA A in kollybistinom. Zdaj so naši rezultati nedavno objavljeni leta Nature Communications, jo določite kvantitativno.

Čeprav poznamo GABA A receptorje - ki se odzivajo na nevrotransmiter GABA - nadzorujejo inhibitorno signalizacijo, še vedno ugotovimo, kako deluje. GABA signalizacija je raznolika, z različnimi vrstami povezav, ki imajo izrazit nadzor nad žganjem celic - nekaj drugega, kar moramo razumeti. Disfunkcija signalizacije GABA je poleg epilepsije vključena tudi v številne druge motnje v možganih.

Končni cilj te raziskave je oblikovanje zdravljenja, ki bi lahko nadzorovalo zaviralne povezave na začetnem segmentu aksona. Radi bi bili odgovorni za to stikalo, ki bi lahko izklopilo nevrološko izstrelitev, ki se je izognila nadzoru med epileptičnim napadom.

Predstavljam si življenje z epilepsijo in si predstavljam tudi življenje brez njega.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru Rochelle Hines. Preberite izvirni članek tukaj.