Студија Неурознаности открива да би могла да буде прекидач за нападаје мозга

Мозак је прецизан инструмент. Његова функција зависи од фино калибриране електричне активности која покреће ослобађање хемијских порука између неурона.

Али понекад је опрезна равнотежа мозга избачена из контроле, као код епилепсије. Електроенцефалографија, или ЕЕГ, визуализира електричну активност мозга и може открити како се епилептички напад удаљава од предвидивог таласног обрасца типичне активности мозга.

Међутим, медицини још увијек недостаје рјешење за епилепсију. Постоји ограничена могућност предвиђања напада, и нема начина да се интервенише чак и када можете предвидјети. Иако су фармацеутски производи доступни особама које се баве епилепсијом, оне су пуне нуспојава, и не раде свима.

Радећи на проблему у мојој неурознанственој лабораторији, када престанем да замишљам како би то могло бити застрашујуће да живим са мозгом изван контроле на овај начин, то ме заиста мотивише. Може ли постојати начин да се заустави контрола над тим неуронима који су нестали? Усредсређивала сам се на то како би нам одређени део унутар сваке мождане ћелије могао помоћи да урадимо управо то.

Прекидач за активацију мозга

Откако сам био студент, био сам фасциниран дијелом неурона који се зове почетни сегмент аксона. Сваки неурон садржи овај мали одјељак. То је место где неурон "одлучује" да отпусти електрични сигнал, шаље хемијску поруку у следећу ћелију.

Овде постоје специјализоване везе које могу извршити снажну контролу; они могу надјачати “одлуку” ћелије о пуцању. Овај контролни механизам постоји да би се организовала или обликовала активност мозга - што је услов за већи део нашег понашања.

На пример, да би заспали, ваша активност у мозгу треба да се смањи у лагану осцилацију. Насупрот томе, оштра концентрација на проблем захтева да се узорак подигне, што доводи до брзог осциловања. Неспособност да се произведу и регулишу ови обрасци активности мозга повезани су са бројним поремећајима у мозгу.

Када почетни сегменти аксона бројних неурона примају сигнал за утишавање у исто време, то доводи до појаве у таласном узорку ЕЕГ-а. То значи да умирује активност мозга, нешто што би у нормалним условима било корисно када би се кретало између опуштених и будних стања.

Ако би истраживачи могли да искористе моћ ових инхибиторних веза, могли бисмо потенцијално ресетовати узорак активности мозга кад год то желимо. То би могао бити начин да се обори контрола у епилептичном мозгу.

Молекули који посредују у поруци

Да бисмо почели да разумемо како регулисати ову снагу аксонског почетног сегмента, моје колеге и ја смо прво морали да разумемо молекуларна партнерства на овим везама. Да би инхибиција била ефикасна у почетном сегменту аксона, потребно је да буде на располагању одговарајућа опрема за пријем сигнала. У случају инхибиције у мозгу, ова опрема је ГАБАА рецептор.

Са сарадницима Хансом Марићем и Херманном Сцхинделином, идентификовали смо блиско и ексклузивно партнерство између два протеина - подјединице ГАБА А рецептора и коллибистина. Утврђивање блиске везе између ова два молекула одговара на нека отворена питања о томе како протеини на инхибиторним контактним местима могу бити у интеракцији. Знали смо да се подјединица ГАБА А рецептора α2 налази у почетном сегменту аксона, али истраживачи нису разумели како то тамо стиже или се тамо чува. Цоллибистин би могао бити кључ.

Сада смо мислили да ова два протеина могу да раде заједно у почетном сегменту аксона. Да бих то схватио даље, мој постдокторски ментор Степхен Мосс и ја смо желели да схватимо које импликације то може имати на везе на почетном сегменту аксона, и на крају, како мозак функционише. Да бисмо то схватили, створили смо генетску мутацију која је резултирала неспојивошћу два протеина.

Неурони мишева са овом мутацијом су заправо изгубили инхибиторне везе на почетни сегмент аксона. Инхибиторне везе на друге делове можданих ћелија остале су нетакнуте, поново подупирући идеју да је ово партнерство протеина ексклузивно, а посебно важно у почетном сегменту аксона.

Мишеви са овом мутацијом доживљавају нападе током развоја. Када прерасту у одрасле особе, ови мишеви више не показују знакове нападаја. У неким облицима педијатријске епилепсије, деца такође могу да „прерасту“ своје нападе. Дакле, ова мутација је изузетно вредна у обезбеђивању могућег модела за педијатријску епилепсију код људи. Надамо се да ће нам помоћи да јасније схватимо шта се дешава у мозгу током епилепсије, као и да дизајнирамо и тестирамо боље терапије, као што је селективно једињење које је развила АстраЗенеца чији су научници такође допринели овом пројекту.

Квантитативни, али рани корак

Неурознанственици су дуго размишљали о партнерству између ГАБА рецептора и колибибина. Сада наши резултати, недавно објављени у Натуре Цоммуницатионс, дефинишите је квантитативно.

Иако знамо ГАБА А рецепторе - који реагују на неуротрансмитер ГАБА - контролишу инхибиторну сигнализацију, још увек утврђујемо како све то функционише. ГАБА сигнализација је разноврсна, са различитим врстама веза које врше јасну контролу над отпуштањем ћелија - нешто друго што морамо да разумемо. И дисфункција у ГАБА сигнализацији је укључена у бројне друге поремећаје у мозгу, такође, поред епилепсије.

Крајњи циљ овог истраживања је да се осмисле третмани који би могли да контролишу инхибиторне везе на почетном сегменту аксона. Волели бисмо да будемо задужени за тај прекидач, који је у стању да искључи неурално паљење ван контроле које се види током епилептичког напада.

Замишљам живот са епилепсијом и такође замишљам живот без њега.

Овај чланак је првобитно објављен на "Цонверсатион би Роцхелле Хинес". Прочитајте оригинални чланак овде.