Neurovědní studie odhaluje, že může být vypnuto pro záchvaty mozku

Mozek je přesný přístroj. Jeho funkce závisí na jemně kalibrované elektrické aktivitě, která spouští uvolňování chemických zpráv mezi neurony.

Ale někdy je opatrná rovnováha mozku vyřazena z kontroly, stejně jako v epilepsii. Elektroencefalografie, neboli EEG, vizualizuje elektrickou aktivitu mozku a může odhalit, jak se epileptický záchvat odchyluje od předvídatelného vlnového vzorce typické mozkové aktivity.

Léku však stále chybí řešení epilepsie. Existuje omezená možnost předvídat záchvat a žádný způsob, jak zasáhnout, i když můžete předvídat. I když jsou léčiva dostupná lidem, kteří se zabývají epilepsií, jsou plná vedlejších účinků a nepracují pro každého.

Práce na problému v mé neurovědní laboratoři, když si přestanu představovat, jak hrozivé by mohlo být žít s tímto mozkem mimo kontrolu, to mě opravdu motivuje. Mohl by tam být způsob, jak chopit se zpětné kontroly těchto neuronů? Soustředil jsem se na to, jak by nám konkrétní oddělení v každé mozkové buňce mohlo pomoci.

Přepínač přepínání pro činnost mozku

Od té doby, co jsem byl vysokoškolák, jsem fascinován částí neuronu, který se nazývá počáteční segment axonu. Každý neuron obsahuje toto malé oddělení. Je to místo, kde se neuron „rozhodne“ vypálit elektrický signál a poslat chemickou zprávu do další buňky.

Existují specializovaná spojení, která mohou vykonávat mocnou kontrolu; mohou přepsat vlastní „rozhodnutí“ o střelbě. Tento kontrolní mechanismus existuje proto, aby organizoval nebo vytvářel mozkovou aktivitu - požadavek na většinu našeho chování.

Například, aby usnul, vaše činnost mozku musí klesnout do pomalé oscilace. Naproti tomu, ostrá koncentrace na problém vyžaduje, aby se vzorek vyzvedl a vytvořil rychlou oscilaci. Neschopnost produkovat a regulovat tyto vzorce mozkové aktivity souvisí s četnými poruchami mozku.

Když axonové počáteční segmenty mnoha neuronů dostávají signál o umlčování současně, vede to ke korytu ve vlnovém vzoru EEG. To znamená, že potlačuje činnost mozku, což by bylo za normálních podmínek užitečné, pokud se pohybujete mezi uvolněnými stavy spánku a stavy spánku.

Pokud by výzkumníci mohli využít síly těchto inhibičních spojení, mohli bychom kdykoli obnovit vzor činnosti mozku. Mohlo by to být způsob, jak potlačit kontrolu v epileptickém mozku.

Molekuly, které Zprávu zprostředkovávají

Abychom mohli začít chápat, jak regulovat tuto sílu počátečního segmentu axonů, museli jsme se svými kolegy nejprve porozumět molekulárním partnerstvím na těchto spojích. Aby byla inhibice účinná v počátečním segmentu axonů, musí být k dispozici vhodné zařízení pro příjem signálu. V případě inhibice v mozku je toto zařízení receptorem GABAA.

Se spolupracovníky Hansem Maricem a Hermannem Schindelinem jsme identifikovali úzké a exkluzivní partnerství mezi dvěma proteiny - podjednotkou a2 podjednotky receptoru GABA A a kollybistinem. Zjistit, že blízký vztah mezi těmito dvěma molekulami odpovídá na některé otevřené otázky týkající se interakce proteinů na inhibičních kontaktních místech. Věděli jsme, že podjednotka receptoru α2 GABA A se nachází v počátečním segmentu axonů, ale vědci nepochopili, jak se tam dostává nebo kde je udržován. Klíčem může být kollybistin.

Takže nyní jsme si mysleli, že tyto dva proteiny mohou pracovat společně na počátečním segmentu axonu. Abych to vzal dále, můj postdoktorský mentor Stephen Moss a já jsme chtěli pochopit, jaké důsledky by to mohlo mít na spojení v počátečním segmentu axonů a nakonec, jak funguje mozek. Abychom to zjistili, vytvořili jsme genetickou mutaci, která vedla k tomu, že se dva proteiny nedokázaly spojit.

Neurony myší s touto mutací ve skutečnosti ztratily inhibiční spojení na počáteční segment axonu. Inhibiční spojení na jiné části mozkových buněk zůstalo nedotčeno, což opět podporuje myšlenku, že toto proteinové partnerství je exkluzivní a specificky důležité v počátečním segmentu axonů.

Myši s touto mutací zažívají záchvaty během vývoje. Když rostou na dospělé, tyto myši již nevykazují behaviorální příznaky záchvatů. U některých forem pediatrické epilepsie mohou děti také „přerůstat“ své záchvaty. Tato mutace je tedy nesmírně cenná při poskytování možného modelu lidské epilepsie u dětí. Doufáme, že nám to pomůže lépe pochopit, co se děje v mozku během epilepsie, a také navrhnout a otestovat lepší terapie, jako je selektivní sloučenina vyvinutá společností AstraZeneca, jejíž vědci také přispěli k tomuto projektu.

Kvantitativní, ale časný krok

Neurovědci dlouho spekulovali o partnerství mezi receptorem GABA A a kollybistinem. Nyní naše výsledky, nedávno publikované v Komunikace přírody definovat kvantitativně.

I když známe receptory GABA A - které reagují na neurotransmiter GABA - kontrolní inhibiční signalizaci, stále se snažíme zjistit, jak to funguje. Signalizace GABA je různorodá, s různými typy připojení, které vyvíjejí zřetelnou kontrolu nad vypalováním buněk - něco jiného, ​​co potřebujeme k pochopení. A dysfunkce v signalizaci GABA se kromě epilepsie účastní i řady dalších poruch mozku.

Konečným cílem tohoto výzkumu je navrhnout léčbu, která by mohla být schopna kontrolovat inhibiční spojení v počátečním segmentu axonů. Chtěli bychom mít na starosti tento přepínač, který je schopen vypnout neřízené vypalování nervů pozorované během epileptického záchvatu.

Představuji si život s epilepsií a také si představuji život bez něj.

Tento článek byl původně publikován na Konverzaci Rochelle Hines. Přečtěte si originální článek zde.