Neiroloģijas pētījums atklāj, ka smadzeņu konfiscēšanai var būt izslēgts

Smadzenes ir precīzs instruments. Tās funkcija ir atkarīga no smalki kalibrētas elektriskās aktivitātes, kas izraisa ķīmisko ziņojumu atbrīvošanu starp neironiem.

Bet dažreiz smadzeņu rūpīgais līdzsvars tiek izlaists no kontroles, tāpat kā epilepsijas gadījumā. Elektroencefalogrāfija vai EEG vizualizē smadzeņu elektrisko aktivitāti un var atklāt, kā epilepsijas lēkme atšķiras no tipiskās smadzeņu darbības prognozējamā viļņa.

Bet medikamentiem joprojām nav epilepsijas risinājuma. Ir ierobežota iespēja paredzēt konfiskāciju, un nekādā veidā nevar iejaukties pat tad, ja varat paredzēt. Lai gan medikamenti ir pieejami cilvēkiem, kas nodarbojas ar epilepsiju, viņiem ir daudz blakusparādību, un tie nedarbojas ikvienam.

Strādājot pie problēmas manā neirozinātnes laboratorijā, kad es pārtraucu iedomāties, cik biedējoši varētu būt dzīvot ar smadzenēm no kontroles šādā veidā, tas tiešām mani motivē. Vai varētu būt veids, kā aizkavēt šo neironu atgriešanos no negodīgiem? Esmu koncentrējies uz to, kā konkrēts nodalījums katrā smadzeņu šūnā varētu palīdzēt mums to darīt.

Pārslēgšanas slēdzis smadzeņu darbībai

Kopš tā laika esmu bijis bakalaura students, mani aizraujo ar daļu no neirona, ko sauc par sākumposmu. Katrs neirons satur šo mazo nodalījumu. Tas ir, ja neirons „nolemj” aizdedzināt elektrisko signālu, nosūtot ķīmisko ziņojumu uz nākamo šūnu.

Šeit ir specializēti savienojumi, kas var spēcīgi kontrolēt; viņi var ignorēt paša šūnas “lēmumu” par šaušanu. Šis kontroles mehānisms pastāv, lai organizētu vai modelētu smadzeņu darbību - prasība lielai daļai mūsu uzvedības.

Piemēram, lai aizmigtu, jūsu smadzeņu aktivitātei ir jābūt vājai svārstībai. Turpretī strauja koncentrēšanās uz problēmu prasa modeli, kas rada strauju svārstību. Nespēja ražot un regulēt šos smadzeņu darbības modeļus ir saistīta ar daudziem smadzeņu traucējumiem.

Kad daudzu neironu axon sākotnējie segmenti vienlaicīgi saņem skaņas slāpēšanas signālu, tas rada minimumu EEG viļņu modelī. Tas nozīmē, ka tas nomierina smadzeņu darbību, kas normālos apstākļos būtu noderīgi, kad pārvietotos starp mierīgiem un miega stāvokļiem.

Ja pētnieki varētu izmantot šo traucējošo savienojumu spēku, mēs, iespējams, varētu atjaunot smadzeņu darbības modeli. Tas varētu būt veids, kā cīnīties pret kontroli epilepsijas smadzenēs.

Molekulas, kas mediju starpniecību

Lai sāktu izpratni par to, kā regulēt šo aksona sākotnējā segmenta spēku, maniem kolēģiem un man vispirms bija jāsaprot molekulārās partnerības šajos savienojumos. Lai bloķēšana būtu efektīva axona sākotnējā segmentā, ir jābūt pieejamam atbilstošam aprīkojumam signāla saņemšanai. Smadzeņu inhibīcijas gadījumā šī iekārta ir GABA A receptors.

Ar kolēģiem Hansu Mariku un Hermanu Šindelinu mēs identificējām ciešu un ekskluzīvu partnerību starp diviem proteīniem - GABA A receptoru α2 apakšvienību un kollibistīnu. Izprotot ciešās attiecības starp šīm divām molekulām, ir atbildes uz dažiem atklātiem jautājumiem par to, kā olbaltumvielas inhibitoru kontaktu vietnēs varētu mijiedarboties. Mēs zinājām, ka GABA A receptoru α2 apakšvienība ir atrodama sākumposmā axon, bet pētnieki nesaprata, kā tas notiek tur vai tur tur. Collybistin varētu būt galvenais.

Tāpēc tagad mēs domājām, ka šie divi proteīni varētu strādāt kopā axona sākotnējā segmentā. Lai to turpinātu, mans pēcdoktora mentors Stephen Moss un es vēlējāmies saprast, kādas sekas tas varētu atstāt uz savienojumiem axona sākotnējā segmentā, un galu galā, kā darbojas smadzenes. Lai mēģinātu to saprast, mēs izveidojām ģenētisku mutāciju, kuras rezultātā abas olbaltumvielas nespēja izveidot savienojumu.

Peles neironi ar šo mutāciju faktiski zaudēja inhibējošos savienojumus uz sākotnējo axon segmentu. Inhibitori savienojumi uz citām smadzeņu šūnu daļām palika neskarti, atkal atbalstot domu, ka šī proteīna partnerība ir ekskluzīva un īpaši svarīga sākumposma axon.

Peles ar šo mutāciju attīstības laikā rodas krampji. Kad tās aug pieaugušajiem, šīs peles vairs nerada uzvedības pazīmes. Dažos bērnu epilepsijas veidos bērni var arī "izaugt" savus krampjus. Tātad šī mutācija ir ļoti vērtīga, lai nodrošinātu iespējamo epilepsijas veidu bērniem. Mēs ceram, ka tas palīdzēs mums labāk saprast, kas notiek smadzenēs epilepsijas laikā, kā arī lai izstrādātu un pārbaudītu labākas terapijas, piemēram, AstraZeneca izstrādāto selektīvo savienojumu, kura zinātnieki arī piedalījās šajā projektā.

Kvantitatīvs, bet agrs solis

Neirologi jau sen ir spekulējuši par partnerību starp GABA receptoru un kollibistīnu. Tagad mūsu rezultāti, nesen publicēti Dabas komunikācijas, definējiet to kvantitatīvi.

Lai gan mēs zinām GABA A receptorus, kas reaģē uz neirotransmiteru GABA, kontrolē inhibējošo signalizāciju, tomēr mēs joprojām saprotam, kā tas viss darbojas. GABA signalizācija ir daudzveidīga, ar dažādiem savienojuma veidiem, kas īpaši kontrolē šūnu šaušanu - kaut kas cits, kas mums jāstrādā, lai saprastu. GABA signalizācijas disfunkcija ir saistīta arī ar vairākiem citiem smadzeņu traucējumiem, papildus epilepsijai.

Šī pētījuma galvenais mērķis ir izstrādāt ārstēšanu, kas varētu kontrolēt inhibējošos savienojumus aksona sākotnējā segmentā. Mēs vēlamies būt atbildīgi par šo slēdzi, kas spēj izslēgt ārpustiesas nervu šaušanu, ko novēro epilepsijas lēkmes laikā.

Es iztēlojos dzīvi ar epilepsiju, un es arī iztēlojos dzīvi bez tā.

Šis raksts sākotnēji tika publicēts Rochelle Hines sarunā. Lasiet oriģinālo rakstu šeit.