В исследовании, проведенном учеными из IBEC и IDIBAPS, впервые был достигнут контроль переходов состояний мозга с помощью молекулы, реагирующей на свет, под названием PAI. Результаты не только открывают путь для воздействия на активность мозговых паттернов и понимания их связи с познанием и поведением, но также могут привести к разработке фотомодулированных лекарств для лечения поражений или заболеваний головного мозга, таких как депрессия, биполярные расстройства и т. Д. Болезнь Паркинсона или Альцгеймера.
Мозг представляет различные состояния в зависимости от связи между миллиардами нейронов, и эта сеть является основой всех наших восприятий, воспоминаний и поведения. Его часто считают «черным ящиком», труднодоступным для клиницистов и исследователей, поскольку для проведения точных и пространственно-временных исследований поведения нейронов мозга доступно несколько ограниченных инструментов. Теперь исследователи из Института биоинженерии Каталонии (IBEC) в сотрудничестве с Институтом биомедицинских исследований Августа Пи-и-Суньер (IDIBAPS) добавили немного света в эту тему: им впервые удалось контролировать активность нейронов в головном мозге с помощью молекула реагирует на свет.
В исследовании участвовали участники из Автономного университета Барселоны (UAB), и оно проводилось в рамках проекта Европейского Союза по человеческому мозгу. Он описывает первый способ прямой фотомодуляции переходов состояний мозга in vivo.
Работа под руководством профессоров-исследователей ICREA Пау Горостиза (IBEC-CERCA, BIST, CIBER-BBN) и Мави Санчес-Вивес (IDIBAPS) недавно была опубликована в журнале Advanced Science . Результаты показывают, что эта новая молекула, названная PAI (от Phthalimide-Azo-Iper), может специфически и локально контролировать мускариновые холинергические рецепторы, то есть рецепторы ацетилхолина, нейромедиатор мозга, очень важный в нескольких процессах, таких как обучение вниманию или памяти.
Контроль переходов состояний мозга с помощью света
Переходы между состояниями мозга, такими как переход от сна к бодрствованию или пробуждение из комы, основаны на передаче химических и электрических сигналов между группами нейронов, участвующих в различных функциях. Современные методы модуляции нейрональной активности, такие как транскраниально-магнитная или ультразвуковая стимуляция, имеют ограничения в пространственно-временных и спектральных характеристиках. Другой метод с высокой точностью, который также использует свет для управления нейронами в оптогенетике, но он зависит от генетических манипуляций, что затрудняет его передачу людям из соображений безопасности.
Здесь исследователи применили фотофармакологию для решения этих проблем. Для этого они использовали молекулу, ранее разработанную в IBEC, PAI, которая является светочувствительной и позволяет пространственно-временную модуляцию нейронов мозга, связывая и контролируя активность мускариновых холинергических рецепторов, ключевых рецепторов нейронного взаимодействия и коммуникации. Используя этот подход, переходы состояний мозга, зависящие от холинергической иннервации, могут контролироваться светом с помощью лекарств, химически разработанных для того, чтобы быть светочувствительными.
«Контроль активности нейронов в головном мозге является ключом к проведению как фундаментальных, так и прикладных исследований, а также к разработке безопасных и точных методов терапевтического вмешательства в мозг в клинической неврологии», — объясняет Фабио Рифоло (IBEC), соавтор исследования. .
Источник: