Революционный взгляд на норадреналиновую систему

краткое содержание: Исследователи углубились в норадреналиновую систему мозга, обнаружив открытия, которые могут помочь понять такие расстройства, как СДВГ, тревога и депрессия.

Исследование примечательно своей инновационной методологией: регистрация химической активности в режиме реального времени с использованием обычных клинических электродов для лечения эпилепсии. Этот подход, ставший результатом 11 лет усовершенствований, теперь позволяет ученым отслеживать активность мозга, которая ранее была скрыта от глаз.

Это исследование представляет собой большой шаг вперед в понимании работы системы NA и более широкой динамики химии мозга.

Ключевые факты:

1. Команда разработала новаторский метод регистрации химической активности в реальном времени со стандартных клинических электродов, что стало крупным прорывом после более чем 11 лет разработок.
2. Используя этот метод, исследователи получили новое представление о системе норадреналина, особенно о ее связи с эмоциональной интенсивностью и ее важности при таких состояниях, как СДВГ.
3. Эту методологию теперь можно применять без необходимости использования эксклюзивных электродов, вместо этого полагаясь на те, которые уже используются в клинической практике.

источник: Технологический университет Вирджинии

Международная группа исследователей предоставила ценную информацию о системе норадреналина (НА) мозга, которая долгое время была целью лекарств для лечения синдрома дефицита внимания и гиперактивности, депрессии и тревоги.

Не менее важную роль в полученных результатах играет новаторская методология, разработанная исследователями для регистрации химической активности в реальном времени со стандартных клинических электродов, которые обычно имплантируются для мониторинга эпилепсии.

Опубликовано онлайн в журнале Текущая биология Исследование, вышедшее в понедельник (23 октября), не только дает новое представление о химии мозга, которое может иметь значение для широкого спектра заболеваний, но также подчеркивает замечательную новую способность получать данные из мозга живого человека.

«Наша группа описывает первую «быструю» нейрохимию, зафиксированную с помощью вольтамперометрии у людей, находящихся в сознании», — сказал Рид Монтегю, соавтор и ведущий автор исследования, профессор-исследователь VTC Вернон Маунткасл в Технологическом институте Вирджинии и директор Центра гуманитарных наук. . Лаборатория нейробиологических исследований и нейровизуализации человека Института биомедицинских исследований Фралина при ВТЦ.

«Это огромный шаг вперед, и систематический подход был полностью применен к людям – после более чем 11 лет интенсивного развития».

О методе

Методы потенциометра для получения электрохимических показаний в реальном времени на грызунах и других лабораторных моделях позволили глубоко понять функции мозга в течение почти 30 лет, но не было четкого пути к использованию этих методов на людях, поскольку они требуют введения электродов в мозг. .

«Вместо этого мы сосредоточились на том, что уже используется на пациентах в медицинских процедурах», — сказал Монтегю, который также является профессором кафедры физики Технологического колледжа Вирджинии и кафедры психиатрии и поведенческой медицины Технологического института Вирджинии. Медицинская школа Кариллион. «Когда хирурги на самом деле вставляют провод в чей-то мозг? И можем ли мы разработать способ воспользоваться этим?»

Первоначальные методы команды требовали введения эксклюзивных электродов из углеродного волокна, разработанных в Институте биомедицинских исследований Фралина, бодрствующим пациентам, перенесшим операцию по глубокой стимуляции мозга для лечения болезни Паркинсона или других расстройств.

Исследовательская группа теперь продемонстрировала, что электрохимию можно проводить с использованием электродов, которые уже существуют и используются в стандартной клинической практике, открывая окно в деятельность мозга, которое никогда раньше не наблюдалось.

О норадреналиновой системе

Электроды были расположены в миндалевидном теле — области мозга, которая глубоко связана с обработкой эмоций и находится под сильным влиянием сигналов NA.

Система NA зарождается в небольшом ядре среднего мозга, известном как голубое пятно (LC), и уже давно является центром разработки лекарств, направленных на лечение таких состояний, как СДВГ, депрессия и тревога.

«Считается, что система LC-NA регулирует возбуждение и внимание и является мишенью для лекарств при многих клинических состояниях, но нашему пониманию ее роли в здоровье и болезнях препятствует отсутствие прямых записей у людей». Ведущий автор Дэн Панг, доцент кафедры клинической медицины и научный сотрудник Фонда Лундбека в Орхусском университете, Дания, а также адъюнкт-профессор Института биомедицинских исследований Фралина. «Мы решили эту проблему».

В ходе исследования три пациента рассматривали нейтральные изображения шахматной доски, смешанные с эмоционально заряженными изображениями из Международной базы данных эмоциональных образов, что пролило свет на то, как система NA реагирует на различные эмоциональные состояния.

Как и ожидалось, уровни NA были связаны с эмоциональной интенсивностью, особенно во время встреч с неожиданными образами, что подчеркивало важность системы NA в таких состояниях, как СДВГ.

«Это новаторская работа, которая представляет собой крупный технический прогресс в нашей способности понимать деятельность человеческого мозга», — сказал Ваэль Асаад, директор отделения функциональной нейрохирургии и эпилепсии в больнице Род-Айленда и заместитель заведующего исследованиями отделения нейрохирургии Университета Брауна. Он не принимал участия в исследовании.

«Хотя на протяжении многих лет можно было записывать электрическую активность мозга у людей в самых разных условиях, это дает нам только половину картины, — сказал Асаад. — Как эти нейроны взаимодействуют с нейротрансмиттерами в реальном времени, в короткие промежутки времени». Асаад сказал: «Как правило, учиться было труднее».

«Помимо научной ценности этого исследования, продемонстрированные в нем методы будут иметь огромную ценность для широкого круга исследований. Оно представляет собой важную веху в наших усилиях понять функции цепей человеческого мозга».

О команде

В предыдущих исследованиях группа была первой, кто наблюдал субсекундные различия в химических веществах мозга у бодрствующих людей в новаторском исследовании 2011 года.

Позже в серии публикаций в 2016, 2018 и 2020 годах ученые исследовали, как дофамин и серотонин вместе поддерживают принятие человеком решений и обработку сенсорной информации, используя специально разработанные электроды, вставленные во время операции по глубокой стимуляции мозга.

О новостях нейробиологических исследований

автор: Джон Пастер
источник: Технологический университет Вирджинии
коммуникация: Джон Пастор — Технологический институт Вирджинии
картина: Изображение предоставлено Neuroscience News.

Исходный поиск: Открытый доступ.
«Норадреналин отслеживает эмоциональную модуляцию внимания в миндалине человека«Рид Монтегю и др. Текущая биология

Резюме

Норадреналин отслеживает эмоциональную модуляцию внимания в миндалине человека

Основные моменты

• Субсекундную динамику нейромодуляции можно измерить с помощью клинических глубинных электродов.
• Динамика норадреналина в миндалевидном теле человека отражает внимание и возбуждение.
• Связь между норадреналином и расширением зрачков зависит от когнитивного состояния.

краткое содержание

Норадреналиновая (НА) система является одной из основных нервных систем головного мозга; Он возникает в небольшом ядре среднего мозга, голубом пятне (LC), и широко распространяется по всему мозгу.

Считается, что система LC-NA регулирует возбуждение и внимание и является мишенью для лекарств во многих клинических ситуациях. Однако нашему пониманию его роли в здоровье и болезнях мешает отсутствие прямых записей у людей.

Здесь мы решаем эту проблему, показывая, что электрохимические оценки субсекундной динамики NA могут быть получены с использованием клинических глубинных электродов, имплантированных для мониторинга эпилепсии.

Мы сделали эти записи в миндалевидном теле, древней структуре, которая поддерживает эмоциональную обработку и получает плотные проекции LC-NA, в то время как пациенты (n = 3) выполняли необычную эмоциональную визуальную задачу.

Задача была разработана для того, чтобы вызвать различные когнитивные состояния, при этом необычные стимулы включали эмоционально возбуждающие изображения, которые различались по степени возбуждения (низкое или высокое) и валентности (отрицательное или положительное). В соответствии с теорией, оценки NA отслеживали аффективную модуляцию внимания с более сильной странной реакцией в состоянии высокого возбуждения.

Параллельные оценки расширения зрачка, распространенного поведенческого показателя активности LC-NA, подтвердили гипотезу о том, что связь зрачка-NA меняется в зависимости от когнитивного состояния, при этом оценки зрачка и NA положительно связаны со странными стимулами в состоянии высокого, но не низкого возбуждения. -Состояние возбуждения.

Наше исследование подтверждает концепцию того, что мониторинг нейромодулятора теперь возможен с использованием глубинных электродов в стандартном клиническом использовании.