Sinirbilim Çalışması Beyin Nöbetleri için Kapalı Bir Devre Dışı Olabilir

Beyin hassas bir alettir. Fonksiyonu, nöronlar arasında kimyasal mesajların serbest bırakılmasını tetikleyen ince ayarlanmış elektriksel aktiviteye bağlıdır.

Fakat bazen beynin dikkatli dengesi, epilepside olduğu gibi kontrolden çıkarılır. Elektroensefalografi veya EEG, beynin elektriksel aktivitesini görselleştirir ve bir epileptik nöbetin tipik beyin aktivitesinin öngörülebilir dalga paterninden nasıl ayrıldığını ortaya çıkarabilir.

Ancak ilaç hala epilepsi için bir çözüm yok. Bir nöbet öngörme olasılığı sınırlıdır ve tahmin edebileceğiniz zaman bile müdahale etmenin bir yolu yoktur. Her ne kadar epilepsi ile uğraşan insanlar için ilaçlar mevcut olsa da, yan etkileri vardır ve herkes için çalışmazlar.

Sinirbilim laboratuvarımda bir problem üzerinde çalışmak, bu şekilde kontrolden çıkmış bir beyinle yaşamanın ne kadar korkutucu olduğunu hayal etmeyi bıraktığımda beni gerçekten motive ediyor. Rogue gitti bu nöronların kontrolünü tekrar ele geçirmek için bir yol olabilir mi? Her beyin hücresindeki belirli bir bölmenin bize bu konuda nasıl yardımcı olabileceğine odaklanıyordum.

Beyin Aktivitesi İçin Geçersiz Kılma Anahtarı

Lisans öğrencisi olduğumdan beri, aksonun ilk bölümü adı verilen nöronun bir parçası beni çok etkiledi. Her nöron bu küçük bölmeyi içerir. Bir nöronun, bir sonraki hücreye kimyasal bir mesaj göndererek, bir elektrik sinyalini ateşlemeye “karar verdiği” yer.

Burada güçlü kontrol uygulayabilen özel bağlantılar var; hücrenin ateşleme hakkındaki kendi “kararını” geçersiz kılabilirler. Bu kontrol mekanizması, beyin aktivitesini organize etmek ya da biçimlendirmek için mevcuttur - davranışımızın çoğunun bir gereği.

Örneğin, uykuya dalmak için beyin aktivitenizin yavaşça salınması gerekiyor. Buna karşılık, bir sorundaki keskin konsantrasyon, kalıbın toplanmasını gerektirerek hızlı bir salınım oluşturur. Bu beyin aktivitesi paternlerini üretme ve düzenleme yetersizliği, beynin sayısız bozukluğu ile ilgilidir.

Çok sayıda nöronun akson başlangıç ​​bölümlerinin tümü aynı anda bir susturma sinyali aldığında, EEG'nin dalga düzeninde bir çukur oluşmasına neden olur. Bu, beynin aktivitesini durduracağı, normal şartlar altında rahat uyanık ve uyku halleri arasında hareket ederken faydalı olacağı anlamına gelir.

Araştırmacılar bu engelleyici bağlantıların gücünden yararlanabilirse, istediğimiz zaman beynin aktivite düzenini sıfırlayabiliriz. Epileptik bir beyinde kontrolünü geri almanın bir yolu olabilir.

Mesajı Araştıran Moleküller

Akson ilk segmentinin bu gücünün nasıl düzenleneceğini anlamaya başlamak için, meslektaşlarım ve ben bu bağlantılardaki moleküler ortaklıkları anlamamız gerekiyordu. Akson ilk segmentinde inhibisyonun etkili olması için, sinyali almak için uygun ekipmanın olması gerekir. Beyinde inhibisyon olması durumunda, bu ekipman GABA A reseptörüdür.

Ortak çalışanlar Hans Maric ve Hermann Schindelin ile iki protein arasında GABA A reseptörü α2 alt birimi ve kolbistin arasında yakın ve özel bir ortaklık belirledik. Bu iki molekül arasındaki yakın ilişkiyi bulmak, engelleyici temas bölgelerindeki proteinlerin nasıl etkileşime girebileceği ile ilgili bazı açık soruları yanıtlar. GABA A reseptörü α2 alt ünitesinin akson ilk segmentinde bulunduğunu biliyorduk, ancak araştırmacılar oraya nasıl ulaştığını veya orada nasıl tutulduğunu anlamadılar. Collybistin anahtar olabilir.

Şimdi bu iki proteinin akson ilk segmentinde birlikte çalışabileceğini düşündük. Daha ileri götürmek için, doktora sonrası akıl hocam Stephen Moss ve ben bunun akson ilk segmentindeki bağlantılar için ne gibi etkileri olduğunu ve nihayetinde beynin nasıl çalıştığını anlamak istedik. Bunu anlamaya çalışmak için, iki proteinin bağlanamadığını gösteren genetik bir mutasyon yarattık.

Aslında, bu mutasyona sahip farelerin nöronları, akson başlangıç ​​segmenti üzerine inhibitör bağlantılarını yitirdi. Beyin hücrelerinin diğer bölümlerine engelleyici bağlantılar bozulmadan kaldı ve yine bu protein ortaklığının özel ve özellikle akson başlangıç ​​segmentinde önemli olduğu fikrini destekledi.

Bu mutasyona sahip fareler gelişme sırasında nöbet geçirir. Yetişkinlere büyüdüklerinde, bu fareler artık davranışsal nöbet belirtileri göstermemektedir. Bazı pediatrik epilepsi formlarında, çocuklar ayrıca nöbetlerini “aşabilir”. Dolayısıyla bu mutasyon, insan pediyatrik epilepsisi için olası bir model sağlamada son derece değerlidir. Epilepsi sırasında beyinde neler olduğunu daha net bir şekilde anlamamıza ve ayrıca bilim adamları da bu projeye katkıda bulunan AstraZeneca'nın geliştirdiği seçici bileşik gibi daha iyi tedaviler tasarlayıp test etmemize yardımcı olacağını umuyoruz.

Nicel fakat Erken Bir Adım

Sinirbilimciler uzun süredir GABA A reseptörü ve kolibistin arasındaki ortaklık hakkında spekülasyon yapmışlardır. Şimdi sonuçlarımız, son zamanlarda yayınlandı Doğa İletişimi, nicel olarak tanımlayın.

Nörotransmiter GABA'ya yanıt veren GABA A reseptörlerini bildiğimiz halde, inhibe edici sinyalleri kontrol ediyor, yine de hepsinin nasıl çalıştığını çözüyoruz. GABA imleşimi, hücre ateşlemesi üzerinde farklı kontroller uygulayan çeşitli bağlantı tipleri ile çok çeşitlidir - anlamak için çalışmamız gereken başka bir şey var. Ve GABA sinyallemesindeki işlev bozukluğu, epilepsiye ek olarak, beynin diğer bazı bozukluklarında da rol oynar.

Bu araştırmanın nihai amacı, akson ilk segmentindeki engelleyici bağlantıları kontrol edebilecek tedaviler tasarlamaktır. Bir epileptik nöbet sırasında görülen kontrol dışı sinirsel ateşlemeyi durdurabilmemiz için bu anahtarın başında olmak istiyoruz.

Epilepsi ile hayatı hayal ediyorum ve ayrıca onsuz bir hayatı hayal ediyorum.

Bu makale, ilk olarak Rochelle Hines tarafından The Conversation'da yayınlandı. Orijinal makaleyi buradan okuyun.