Az éberséghez kapcsolódó agyi áramkörök
At a Glance
- Kutatók felfedezték az éberséget szabályozó agyi áramköröket halakban és egerekben.
- Az eredmények segíthetnek a kutatóknak jobban megérteni az éberséggel összefüggő mentális egészségügyi állapotokban, például a szorongásban és a mániában szerepet játszó agyi áramköröket.
Az, hogy mennyire vagyunk éberek vagy éberek a nap folyamán, befolyásolhatja a napi feladatok elvégzésének képességét. Sok minden megváltoztathatja, hogy mennyire érzi magát ébernek, például az, hogy mennyi alvást vagy koffeint fogyasztott. A túlzott éberség vagy az elégtelen éberség bizonyos mentális állapotok, például szorongás, mánia vagy depresszió jele is lehet.
A tudósok sokat tanultak arról, hogyan szabályozza az agy az alvást vagy az ébrenlétet általában. Kevesebbet tudunk azonban arról, hogyan szabályozza az agy az éberség változását a nap folyamán.
A Stanfordi Egyetem Dr. Karl Deisseroth és Matthew Lovett-Barron vezette kutatócsoportja annak vizsgálatára, hogy mely agysejtek (neuronok) szabályozzák az éberséget, zebrahalak és egerek agysejtjeinek aktivitását elemezte, miközben mérte reakcióidejüket. A kutatást részben az NIH Nemzeti Mentális Egészségügyi Intézete (NIMH) és a Nemzeti Drogfogyasztási Intézet (NIDA) támogatta. Az eredményeket a Cell című folyóiratban tették közzé online 2017. november 2-án.
A kutatócsoport a MultiMAP (Multiplexed-alignment of Molecular and Activity Phenotypes) nevű technikát hozta létre, hogy nyomon kövesse és azonosítsa az adott agyi állapot során aktiválódó neuronokat és áramköröket. A technika segítségével a kutatók több tízezer zebrahal agysejtjének aktivitását követték nyomon, miközben a halaknak egy közeledő ragadozót imitáló inger került bemutatásra. Az éberséget úgy mérték, hogy megmérték, mennyi időbe telt, amíg a halak a fenyegető ingerre reagálva meglengették a farkukat.
A molekuláris elemzés több különböző sejttípust azonosított, amelyek akkor aktiválódtak, amikor a halak a legéberebbek és legérzékenyebbek voltak. Ezek közé tartoztak olyan neuronok, amelyek kémiai hírvivő anyagokat bocsátanak ki, amelyek megváltoztatják más agysejtek aktivitását. Megerősítve a korábbi vizsgálatok eredményeit, noradrenalin-kiválasztó neuronokat azonosítottak, amelyek aktívak az éberségben. Emellett technikájuk lehetővé tette számukra, hogy más, korábban nem bizonyítottan az éberségben szerepet játszó sejttípusokat is azonosítsanak, köztük acetilkolin-, szerotonin-, dopamin- és peptidszekretáló neuronokat.
A kutatók az agysejtek ezen csoportjait keresték az egér agyában. Azt találták, hogy az egereknél is hasonló sejttípusok és áramkörök szabályozzák az éberséget. A specifikus áramkörök optogenetikával történő aktiválása, amely fényt használ bizonyos neuronok aktiválására vagy gátlására, éberebbé tette az egereket, illetve csökkentette a reakcióidejüket.
“Az elrontott éberség olyan állapotokat jelöl, mint a mánia, a poszttraumás stressz zavar és a depresszió” – mondja Dr. Joshua Gordon, a NIMH igazgatója. “A viselkedés molekuláris szereplőinek megismerése – ahogy ez az új eszköz ígéri – egy nap talán a diszfunkcionális agyi állapotokat célzó klinikai beavatkozásokhoz vezethet.”