Circuite cerebrale legate de vigilență

Cât de alert, sau vigilent, sunteți în timpul zilei vă poate afecta capacitatea de a vă îndeplini sarcinile zilnice. Multe lucruri pot modifica cât de alert vă simțiți, cum ar fi cât de mult ați dormit sau câtă cofeină ați consumat. Faptul de a fi prea alert sau insuficient de alert poate fi, de asemenea, un semn al anumitor afecțiuni de sănătate mintală, cum ar fi anxietatea, mania sau depresia.

Științii au învățat multe despre modul în care creierul reglează faptul de a fi adormit sau treaz în general. Dar se știe mai puțin despre modul în care creierul reglează schimbările de vigilență pe parcursul zilei.

Pentru a investiga ce celule cerebrale (neuroni) reglează vigilența, o echipă condusă de doctorii Karl Deisseroth și Matthew Lovett-Barron de la Universitatea Stanford a analizat activitatea celulelor cerebrale la pești zebră și șoareci în timp ce le măsurau timpii de reacție. Cercetarea a fost sprijinită în parte de Institutul Național de Sănătate Mintală (NIMH) și de Institutul Național pentru Abuzul de Droguri (NIDA) din cadrul NIH. Rezultatele au fost publicate online în Cell la 2 noiembrie 2017.

Echipa a creat o tehnică numită MultiMAP (Multiplexed-alignment of Molecular and Activity Phenotypes) pentru a urmări și identifica neuronii și circuitele activate în timpul unei anumite stări cerebrale. Cu ajutorul acestei tehnici, cercetătorii au urmărit activitatea a zeci de mii de celule cerebrale ale peștilor zebră în timp ce peștilor li s-a prezentat un stimul care imita un prădător care se apropia. Ei au măsurat vigilența prin măsurarea timpului necesar peștilor pentru a-și mișca coada ca răspuns la stimulul amenințător.

O analiză moleculară a identificat mai multe tipuri diferite de celule care au fost activate atunci când peștii erau cei mai vigilenți și mai receptivi. Printre acestea se numărau neuronii care eliberează mesageri chimici care modifică activitatea altor celule cerebrale. Confirmând rezultatele studiilor anterioare, ei au identificat neuronii care secretă norepinefrină ca fiind activi în starea de alertă. În plus, tehnica lor le-a permis să identifice și alte tipuri de celule despre care nu s-a demonstrat anterior că sunt implicate în starea de alertă, inclusiv neuronii care secretă acetilcolină, serotonină, dopamină și peptide.

Cercetătorii au căutat aceste seturi de celule cerebrale în creierul de șoarece. Ei au descoperit că existau tipuri de celule și circuite similare care reglează vigilența la șoareci. Activarea unor circuite specifice cu ajutorul optogeneticii, care folosește lumina pentru a activa sau inhiba neuronii specifici, i-a făcut pe șoareci mai vigilenți sau le-a redus timpul de reacție.

„Vigilența care a luat-o razna marchează stări precum mania și cele observate în tulburarea de stres post-traumatic și depresie”, spune directorul NIMH, Dr. Joshua Gordon. „Familiarizarea cu actorii moleculari ai unui comportament – așa cum promite acest nou instrument – ar putea duce într-o zi la intervenții clinice care să vizeze stările disfuncționale ale creierului.”

.