Революционен поглед в норадреналиновата система

резюме: Изследователите са се заровили в норадреналиновата система на мозъка, разкривайки прозрения, които биха могли да помогнат за разбирането на разстройства като ADHD, тревожност и депресия.

Проучването се отличава със своята новаторска методология: запис на химическа активност в реално време с помощта на рутинни клинични електроди за епилепсия. Този подход, резултат от 11 години усъвършенстване, сега позволява на учените да наблюдават мозъчната активност, която преди е била скрита от погледа.

Това изследване представлява голям скок напред в разбирането на работата на системата NA и по-широката динамика на мозъчната химия.

Ключови факти:

1. Екипът е разработил новаторски метод за записване на химическа активност в реално време от стандартни клинични електроди, голям пробив след повече от 11 години разработка.
2. Използвайки тази техника, изследователите са придобили нови прозрения за норадреналиновата система, особено връзката й с емоционалната интензивност и значението й при състояния като ADHD.
3. Тази методология вече може да се прилага без необходимост от изключителни електроди, като вместо това се разчита на тези, които вече са в клинична употреба.

източник: Вирджински технически университет

Международен екип от изследователи предостави ценна информация за норадреналиновата (NA) система на мозъка, която дълго време е била цел на лекарства за лечение на разстройство с дефицит на вниманието/хиперактивност, депресия и тревожност.

Също толкова важна зад констатациите стои новаторската методология, разработена от изследователите за записване на химическа активност в реално време от стандартни клинични електроди, които се имплантират рутинно за наблюдение на епилепсия.

Публикувано онлайн в сп Актуална биология От понеделник (23 октомври) изследването не само предоставя нови прозрения за мозъчната химия, което може да има последици за широк спектър от медицински състояния, но също така подчертава забележителна нова способност за получаване на данни от живия човешки мозък.

„Нашата група описва първата „бърза“ неврохимия, записана чрез волтаметрия от съзнателни хора“, каза Рийд Монтагу, съавтор и водещ автор на изследването, изследователски професор VTC Vernon Mountcastle във Virginia Tech и директор на Центъра за хуманитарни науки . Лаборатория за изследване на невронауките и човешки невроизобразявания на Института за биомедицински изследвания на Фралин във VTC.

„Това е огромна стъпка напред и систематичният подход е напълно приложен към хората – след повече от 11 години интензивно развитие.“

За метода

Техниките на потенциометъра за получаване на електрохимични показания в реално време при гризачи и други лабораторни модели са дали задълбочени познания за мозъчната функция в продължение на почти 30 години, но не е имало ясен път за използване на тези техники при хора, тъй като те изискват вмъкване на електроди в мозъка. .

„Вместо това се съсредоточихме върху това, което вече се използва при пациенти при медицински процедури“, каза Монтагу, който също е професор в катедрата по физика в Научния колеж на Virginia Tech и в катедрата по психиатрия и поведенческа медицина във Virginia Tech. Медицинско училище Карилион. „Кога хирурзите всъщност поставят жица в нечий мозък? И можем ли да проектираме начин да се възползваме от това?“

Първоначалните методи на екипа изискват вмъкване на ексклузивни електроди от въглеродни влакна, проектирани в Института за биомедицински изследвания Fralin, в будни пациенти, получаващи операция за дълбока мозъчна стимулация за лечение на болестта на Паркинсон или други разстройства.

Изследователският екип сега демонстрира, че електрохимията може да се извърши с помощта на електроди, които вече съществуват и са в стандартна клинична употреба, отваряйки прозорец към мозъчната дейност, който никога досега не е виждан.

За норадреналиновата система

Електродите бяха разположени в амигдалата, област на мозъка, която е дълбоко преплетена с емоционалната обработка и е силно повлияна от NA сигнали.

Системата NA произхожда от малко ядро ​​в междинния мозък, известно като locus coeruleus (LC), и отдавна е фокусна точка за разработването на лекарства, насочени към лечение на състояния като ADHD, депресия и тревожност.

„Смята се, че системата LC-NA регулира възбудата и вниманието и е лекарствена цел при множество клинични състояния, но нашето разбиране за нейната роля в здравето и болестта е възпрепятствано от липсата на директни записи при хора.“ Водещият автор Дан Панг, доцент по клинична медицина и сътрудник на фондация Lundbeck в университета в Орхус, Дания, и помощник-доцент в Института за биомедицински изследвания Fralin. „Обърнахме внимание на този проблем.“

В проучването трима пациенти са гледали неутрални изображения на шахматна дъска, смесени с емоционално заредени изображения от Международната база данни за емоционални изображения, хвърляйки светлина върху това как системата NA реагира на различни емоционални състояния.

Както се очакваше, нивата на NA бяха свързани с емоционална интензивност, особено по време на срещи с неочаквани образи, подчертавайки важността на системата NA при състояния като ADHD.

„Това е пионерска работа, която представлява голям технически напредък в способността ни да разбираме човешката мозъчна дейност“, каза Ваел Асаад, директор по функционална неврохирургия и епилепсия в болницата в Роуд Айлънд и заместник-председател на изследователския отдел в катедрата по неврохирургия в университета Браун. Не е участвал в изследването.

„Въпреки че е възможно да се записва електрическа мозъчна активност при хора в различни настройки в продължение на много години, това ни дава само половината от картината“, каза Асаад. „Как тези неврони комуникират с невротрансмитерите в реално време, за кратки периоди от време“, каза Асаад. Асаад каза: „Като цяло беше по-трудно да се учи.“

„В допълнение към научната стойност на това изследване, техниките, които то демонстрира, ще бъдат от огромна стойност за широк спектър от изследвания. Това представлява основен крайъгълен камък в усилията ни да разберем функциите на човешките мозъчни вериги.“

За отбора

В предишни проучвания групата беше първата, която наблюдаваше под-секундни разлики в мозъчните химикали при будни хора в пионерско проучване от 2011 г.

По-късно учените проучиха как допаминът и серотонинът заедно подпомагат вземането на решения и сензорната обработка на хората в поредица от публикации през 2016, 2018 и 2020 г., използвайки специално проектирани електроди, поставени по време на операция за дълбока мозъчна стимулация.

Относно новините в областта на невронауките

автор: Джон Пастьор
източник: Вирджински технически университет
комуникация: Джон Пастор – Virginia Tech
снимка: Изображението е кредитирано на Neuroscience News

Оригинално търсене: Свободен достъп.
„Норадреналинът проследява емоционалната модулация на вниманието в човешката амигдала„От Рийд Монтегю и др. Актуална биология

резюме

Норадреналинът проследява емоционалната модулация на вниманието в човешката амигдала

Акценти

• Подсекундната невромодулационна динамика може да бъде измерена с помощта на електроди за клинична дълбочина
• Динамиката на норадреналина в човешката амигдала отразява вниманието и възбудата
• Връзката между норадреналина и разширяването на зеницата зависи от когнитивното състояние

резюме

Норадреналиновата (NA) система е една от основните нервни системи в мозъка; Произхожда от малко ядро ​​в междинния мозък, locus coeruleus (LC), и е широко разпространено в целия мозък.

Смята се, че системата LC-NA регулира възбудата и вниманието и е лекарствена цел в множество клинични ситуации. Разбирането ни за ролята му в здравето и болестите обаче е възпрепятствано от липсата на директни записи при хора.

Тук разглеждаме този проблем, като показваме, че електрохимичните оценки на подсекундната динамика на NA могат да бъдат получени с помощта на електроди за клинична дълбочина, имплантирани за наблюдение на епилепсия.

Направихме тези записи в амигдалата, древна в развитието структура, която поддържа емоционална обработка и получава плътни LC-NA проекции, докато пациентите (n = 3) изпълняват емоционална визуална странна задача.

Задачата е предназначена да предизвика различни когнитивни състояния, като странните стимули включват емоционално възбуждащи образи, които варират по отношение на възбуда (ниска срещу висока) и валентност (отрицателна срещу положителна). В съответствие с теорията, оценките на NA проследяват афективната модулация на вниманието, с по-силна странна реакция в състояние на висока възбуда.

Паралелни оценки на дилатацията на зеницата, общ поведенчески заместител на активността на LC-NA, подкрепят хипотезата, че свързването на ученик-NA се променя с когнитивното състояние, като оценките на ученика и NA са положително свързани със странни стимули при високо, но не ниско състояние на възбуда. – Състояние на възбуда.

Нашето проучване предоставя доказателство за концепцията, че невромодулаторното наблюдение вече е възможно с помощта на дълбочинни електроди при стандартна клинична употреба.