Forradalmian új bepillantás a noradrenalin rendszerbe

összefoglaló: A kutatók elmélyültek az agy noradrenalin rendszerében, és olyan felismeréseket tártak fel, amelyek segíthetnek megérteni az olyan rendellenességeket, mint az ADHD, a szorongás és a depresszió.

A tanulmány az innovatív módszertanáról nevezetes: a kémiai aktivitás valós időben történő rögzítése rutin klinikai elektródák segítségével epilepszia esetén. Ez a megközelítés, amely 11 év finomításának eredménye, most lehetővé teszi a tudósok számára, hogy nyomon kövessék a korábban rejtett agyi tevékenységet.

Ez a kutatás jelentős előrelépést jelent az NA-rendszer működésének és a tágabb értelemben vett agykémiai dinamikának megértésében.

Legfontosabb tényeket:

1. A csapat úttörő módszert fejlesztett ki a valós idejű kémiai aktivitás rögzítésére szabványos klinikai elektródákról, ami jelentős áttörés több mint 11 éves fejlesztés után.
2. Ezzel a technikával a kutatók új betekintést nyertek a noradrenalin rendszerbe, különös tekintettel annak érzelmi intenzitással való kapcsolatára és fontosságára olyan állapotokban, mint az ADHD.
3. Ez a módszer ma már exkluzív elektródák nélkül is alkalmazható, a már klinikai használatban lévőkre támaszkodva.

forrás: Virginia Műszaki Egyetem

Egy nemzetközi kutatócsoport értékes betekintést nyújtott az agy noradrenalin (NA) rendszerébe, amely régóta célpontja volt a figyelemhiányos/hiperaktivitási zavar, a depresszió és a szorongás kezelésére szolgáló gyógyszereknek.

Ugyanilyen fontos az eredmények mögött az az úttörő módszertan, amelyet a kutatók fejlesztettek ki, hogy valós idejű kémiai aktivitást rögzítsenek az epilepszia monitorozására rutinszerűen beültetett standard klinikai elektródákról.

Megjelent online a folyóiratban Jelenlegi biológia A hétfőn (október 23-án) megjelent kutatás nemcsak új betekintést nyújt az agy kémiájába, amely számos egészségügyi állapotra hatással lehet, hanem egy figyelemre méltó új képességre is rávilágít, hogy az élő emberi agyból adatokat nyerjünk.

„Csoportunk leírja az első „gyors” neurokémiát, amelyet tudatos emberek voltammetriájával rögzítettek” – mondta Reed Montagu, a tanulmány társszerzője és vezető szerzője, a VTC Vernon Mountcastle kutatóprofesszora, a Virginia Tech, valamint a Bölcsészettudományi Központ igazgatója. . A VTC Fralin Orvosbiológiai Kutatóintézetének Idegtudományi Kutató és Humán Neuroimaging Laboratóriuma.

„Ez óriási előrelépés, és a szisztematikus megközelítést teljes mértékben alkalmazták az emberekre – több mint 11 év intenzív fejlesztés után.”

A módszerről

A rágcsálókban valós idejű elektrokémiai leolvasások potenciométeres technikái és más laboratóriumi modellek közel 30 éve mélyreható betekintést engedtek az agyműködésbe, de nem volt egyértelmű út e technikák emberben történő alkalmazásához, mert elektródákat kell behelyezni az agyba. .

„Ehelyett arra összpontosítottunk, amit már alkalmaznak a betegeknél az orvosi eljárások során” – mondta Montagu, aki egyben a Virginia Tech College of Science Fizikai Tanszékének és a Virginia Tech Pszichiátriai és Viselkedési Orvostudományi Tanszékének professzora is. Carillion Orvostudományi Iskola. „Valójában mikor kötnek a sebészek drótot valakinek az agyába? És meg tudunk-e tervezni egy módot ennek kihasználására?”

A csapat kezdeti módszerei megkövetelték, hogy a Fralin Biomedical Research Institute-ban tervezett exkluzív szénszálas elektródákat helyezzenek be olyan éber betegekbe, akik mély agystimulációs műtéten estek át Parkinson-kór vagy más rendellenességek kezelésére.

A kutatócsoport most bebizonyította, hogy az elektrokémia elvégezhető olyan elektródák segítségével, amelyek már léteznek, és szokásos klinikai használatban vannak, és olyan ablakot nyitnak az agyi tevékenység felé, amelyre korábban nem volt példa.

A noradrenalin rendszerről

Az elektródák az amygdalában helyezkedtek el, az agy azon területén, amely mélyen összefonódik az érzelmi feldolgozással, és amelyet erősen befolyásolnak az NA-jelek.

Az NA-rendszer a középagy egy kis magjából származik, amelyet locus coeruleusnak (LC) neveznek, és régóta fókuszpontja volt az olyan betegségek kezelésére szolgáló gyógyszerek kifejlesztésének, mint az ADHD, a depresszió és a szorongás.

„Az LC-NA rendszerről úgy gondolják, hogy szabályozza az izgalmat és a figyelmet, és számos klinikai állapot esetén gyógyszer célpontja, de az egészségben és a betegségekben betöltött szerepének megértését akadályozta az embereken végzett közvetlen felvételek hiánya.” Vezető szerző Dan Pang, a klinikai orvostudomány docense és a dán Aarhusi Egyetem Lundbeck Alapítványi munkatársa, valamint a Fralin Orvosbiológiai Kutatóintézet adjunktusa. – Megoldottuk ezt a problémát.

A vizsgálatban három beteg semleges sakktáblaképeket tekintett a Nemzetközi Érzelmi Képi Adatbázisból származó, érzelmileg feltöltött képekkel keverve, és rávilágított arra, hogyan reagál az NA-rendszer a különböző érzelmi állapotokra.

Ahogy az várható volt, az NA-szintek érzelmi intenzitással jártak, különösen a váratlan képekkel való találkozás során, hangsúlyozva az NA-rendszer fontosságát olyan körülmények között, mint az ADHD.

„Ez egy úttörő munka, amely jelentős technikai előrelépést jelent az emberi agyi tevékenység megértésének képességében” – mondta Wael Asaad, a Rhode Island Kórház funkcionális idegsebészet és epilepszia osztályának igazgatója, valamint a Brown Egyetem Idegsebészeti Tanszékének kutatási alelnöke. Nem vett részt a kutatásban.

„Bár évek óta lehetséges volt az emberek elektromos agytevékenységének rögzítése különféle körülmények között, ez csak a felét adja a képnek” – mondta Asaad. „Hogyan kommunikálnak ezek a neuronok valós időben, rövid időn belül a neurotranszmitterekkel” Asaad azt mondta: „Általában nehezebb volt tanulni.”

„A tanulmány tudományos értékén túlmenően az általa bemutatott technikák rendkívül értékesek lesznek a tanulmányok széles körében. Jelentős mérföldkövet jelentenek az emberi agyi áramkörök funkcióinak megértésére tett erőfeszítéseinkben.”

A csapatról

Korábbi tanulmányokban a csoport volt az első, amely egy 2011-es úttörő tanulmányban figyelt meg éber emberek agyi vegyi anyagaiban másodperc alatti különbségeket.

A tudósok később 2016-ban, 2018-ban és 2020-ban egy sor publikációban azt tárták fel, hogy a dopamin és a szerotonin együtt hogyan támogatja az emberi döntéshozatalt és az érzékszervi feldolgozást, speciálisan tervezett elektródák segítségével, amelyeket mélyagyi stimulációs műtét során helyeztek be.

Az idegtudományi kutatási hírekről

szerző: John Pasteur
forrás: Virginia Műszaki Egyetem
kommunikáció: John Pastor – Virginia Tech
kép: A kép a Neuroscience News jóvoltából

Eredeti keresés: Nyílt hozzáférésű.
„A noradrenalin nyomon követi a figyelem érzelmi modulációját az emberi amygdalában„Reed Montague et al. Jelenlegi biológia

összefoglaló

A noradrenalin nyomon követi a figyelem érzelmi modulációját az emberi amygdalában

Kiemelések

• A másodperc alatti neuromodulációs dinamika klinikai mélységelektródákkal mérhető
• A noradrenalin dinamikája az emberi amygdalában a figyelmet és az izgalmat tükrözi
• A noradrenalin és a pupillatágulás közötti kapcsolat a kognitív állapottól függ

összefoglaló

A noradrenalin (NA) rendszer az agy egyik fő idegrendszere; A középagy egy kis magjából, a locus coeruleusból (LC) származik, és széles körben elterjedt az agyban.

Az LC-NA rendszerről úgy gondolják, hogy szabályozza az izgalmat és a figyelmet, és számos klinikai helyzetben gyógyszercélpont. Az egészségben és a betegségekben betöltött szerepének megértését azonban hátráltatja az embereken végzett közvetlen felvételek hiánya.

Itt ezt a problémát úgy kezeljük, hogy bemutatjuk, hogy a másodperc alatti NA dinamikájának elektrokémiai becslései megszerezhetők az epilepszia monitorozására beültetett klinikai mélységi elektródák használatával.

Ezeket a felvételeket az amygdalában készítettük, egy fejlődésileg ősi struktúrában, amely támogatja az érzelmi feldolgozást és sűrű LC-NA vetületeket kap, míg a betegek (n = 3) érzelmi vizuális furcsa feladatot hajtottak végre.

A feladatot különböző kognitív állapotok előidézésére tervezték, ahol a furcsa ingerek érzelmileg izgató képeket tartalmaztak, amelyek az arousal (alacsony vs. magas) és a vegyérték (negatív vs. pozitív) tekintetében változtak. Az elmélettel összhangban az NA becslései a figyelem affektív modulációját követték nyomon, és erősebb páratlan labda reagál magas izgalmi állapotban.

A pupillatágulás, az LC-NA aktivitás gyakori viselkedési mutatója, párhuzamos becslései alátámasztották azt a hipotézist, hogy a pupilla-NA kapcsolódás megváltozik a kognitív állapottal, és a pupilla és az NA becslései pozitívan kapcsolódnak a furcsa ingerekhez magas, de nem alacsony arousal állapotban. – Izgatott állapot.

Tanulmányunk bizonyítja, hogy a neuromodulátoros monitorozás ma már lehetséges mélységi elektródák használatával a standard klinikai használatban.