Miloš Judaš: Razvojna neurobiologija ljudskog mozga kao temelj ljudske individualnosti
Sadržaj:
- Prekidač za aktivaciju aktivnosti mozga
- Molekule koje posreduju u poruci
- Kvantitativni, ali rani korak
Mozak je precizan instrument. Njegova funkcija ovisi o fino kalibriranoj električnoj aktivnosti koja pokreće oslobađanje kemijskih poruka između neurona.
Ali ponekad je oprezna ravnoteža mozga izbačena iz kontrole, kao kod epilepsije. Elektroencefalografija, ili EEG, vizualizira električnu aktivnost mozga i može otkriti kako epileptički napad odstupa od predvidljivog valnog uzorka tipične aktivnosti mozga.
No, medicini još uvijek nedostaje rješenje za epilepsiju. Postoji ograničena mogućnost predviđanja napada i nema načina da se intervenira čak i kada možete predvidjeti. Iako su lijekovi dostupni osobama koje se bave epilepsijom, one su pune nuspojava i ne rade svima.
Radeći na problemu u svom neuroznanstvenom laboratoriju, kada sam prestao zamišljati kako bi to moglo biti zastrašujuće živjeti s mozgom izvan kontrole na taj način, stvarno me motivira. Može li postojati način da se povrati kontrola tih neurona koji su nestali? Usredotočila sam se na to kako nam određeni dio unutar svake moždane stanice može pomoći da to učinimo.
Prekidač za aktivaciju aktivnosti mozga
Otkako sam bio student, bio sam fasciniran dijelom neurona nazvanim početni segment aksona. Svaki neuron sadrži ovaj mali odjeljak. To je mjesto gdje neuron odluči otpustiti električni signal, šalje kemijsku poruku u sljedeću ćeliju.
Ovdje postoje specijalizirane veze koje mogu izvršiti snažnu kontrolu; oni mogu nadjačati vlastitu "odluku" ćelije o otpuštanju. Taj kontrolni mehanizam postoji da bi organizirao ili oblikovao aktivnosti mozga - što je uvjet za veći dio našeg ponašanja.
Na primjer, da bi zaspali, vaša aktivnost u mozgu mora se spustiti u lagano osciliranje. Nasuprot tome, oštra koncentracija problema zahtijeva da se uzorak pokupi, što dovodi do brzog osciliranja. Nemogućnost proizvodnje i regulacije ovih obrazaca aktivnosti mozga povezana je s brojnim poremećajima u mozgu.
Kada početni segmenti aksona brojnih neurona u isto vrijeme dobiju signal za utišavanje, to rezultira udubljenjem u valnom uzorku EEG-a. To znači da umiruje aktivnost mozga, nešto što bi pod normalnim uvjetima bilo korisno kada bi se kretalo između opuštenih i budnih stanja.
Ako bi istraživači mogli iskoristiti moć tih inhibitornih veza, mogli bismo potencijalno resetirati uzorak aktivnosti mozga kad god to želimo. To bi mogao biti način da se obori kontrola u epileptičnom mozgu.
Molekule koje posreduju u poruci
Da bismo počeli razumijevati kako regulirati ovu snagu aksonskog početnog segmenta, moji kolege i ja smo prvo trebali razumjeti molekularna partnerstva na tim vezama. Da bi inhibicija bila učinkovita u početnom segmentu aksona, potrebna je odgovarajuća oprema za primanje signala. U slučaju inhibicije u mozgu, ova oprema je GABAA receptor.
S suradnicima Hansom Marićem i Hermannom Schindelinom identificirali smo blisko i ekskluzivno partnerstvo između dvaju proteina - podjedinice GABA A receptora i collybistina. Utvrđivanje bliske veze između ove dvije molekule odgovara na neka otvorena pitanja o tome kako bi proteini na inhibitorskim kontaktnim mjestima mogli biti u interakciji. Znali smo da se podjedinica GABA A receptora α2 nalazi u početnom segmentu aksona, ali istraživači nisu razumjeli kako se tamo dobiva ili se tamo čuva. Collybistin bi mogao biti ključ.
Sada smo mislili da ta dva proteina mogu zajedno raditi na početnom segmentu aksona. Da bih to shvatio dalje, moj postdoktorski mentor Stephen Moss i ja željeli smo razumjeti što bi to moglo imati za veze na početnom segmentu aksona i naposljetku kako mozak funkcionira. Da bismo to shvatili, stvorili smo genetsku mutaciju koja je rezultirala nespojivošću dvaju proteina.
Neuroni miševa s ovom mutacijom su zapravo izgubili inhibitorne veze na početni segment aksona. Inhibicijske veze na druge dijelove moždanih stanica ostale su netaknute, ponovno podupirući ideju da je ovo partnerstvo proteina ekskluzivno i posebno važno u početnom segmentu aksona.
Miševi s ovom mutacijom doživljavaju napade tijekom razvoja. Kada prerastu u odrasle osobe, ti miševi više ne pokazuju znakove napadaja. U nekim oblicima pedijatrijske epilepsije djeca također mogu „prerasti“ svoje napadaje. Dakle, ova mutacija je izuzetno vrijedna u pružanju mogućeg modela za dječju epilepsiju kod ljudi. Nadamo se da će nam pomoći da jasnije shvatimo što se događa u mozgu tijekom epilepsije, kao i da osmislimo i testiramo bolje terapije, kao što je selektivni spoj koji je razvila AstraZeneca čiji su znanstvenici također doprinijeli ovom projektu.
Kvantitativni, ali rani korak
Neuroznanstvenici su dugo razmišljali o partnerstvu između GABA A receptora i collybistina. Sada naši rezultati, nedavno objavljeni u Nature Communications, definirajte ga kvantitativno.
Iako poznajemo GABA A receptore - koji reagiraju na neurotransmiter GABA - kontrolnu inhibitornu signalizaciju, još uvijek utvrđujemo kako sve to funkcionira. GABA signalizacija je raznovrsna, s različitim vrstama veza koje vrše jasnu kontrolu nad okidanjem ćelija - nešto drugo što moramo raditi da bismo ga razumjeli. I disfunkcija GABA signalizacije je uključena u brojne druge poremećaje u mozgu, također, uz epilepsiju.
Krajnji cilj ovog istraživanja je osmisliti tretmane koji bi mogli kontrolirati inhibitorne veze na početnom segmentu aksona. Željeli bismo biti odgovorni za taj prekidač, koji može isključiti neuravnoteženo paljenje neuređenog tijela koje se vidi tijekom epileptičkog napadaja.
Zamišljam život s epilepsijom i također zamišljam život bez njega.
Ovaj članak je izvorno objavljen na razgovoru Rochelle Hinesa. Pročitajte izvorni članak ovdje.
Kava čuva vašu mladost mozga, otkriva talijanska studija
Jutarnja čaša Joea vas drži mladima. Novo istraživanje talijanskih znanstvenika pokazalo je da ljudi koji piju kavu imaju manji rizik od razvoja oštećenja mozga koje može dovesti do bolesti poput Alzheimerove i demencije, ali samo ako piju umjereno. Budući da istraživači ne mogu ništa učiniti ...
Elon Musk poziva na vezu između mozga i ljudskog mozga
Elon Musk pohvalio je rad tima OpenAI u ponedjeljak, nakon što je set umjetnih intelektualnih inteligencija pobijedio poluprofesionalni tim na Dota 2 videoigri u nedjelju u San Franciscu. Musk, koji je suosnivač istraživačke tvrtke, obilježio je pobjedu ponovivši potrebu za sučeljem između računala i mozga.
Biti hrabriji može biti poticaj za jedan dio mozga
U studiji objavljenoj u petak u časopisu "Nature Communications" istraživači sa švedskog Sveučilišta Uppsala i brazilskog Federalnog sveučilišta u Rio Grandeu otkrivaju da skupina stanica pokopanih u hipokampusu ima ključnu ulogu u našoj odluci da pobjegnemo ili se suočimo sa strahovima. Stanice se nazivaju OLM interneuroni.