Zranenia hlavy môžu prepojiť siete celého mozgu u myší, odhaľujú dôležité nové mapy

Rez mozgového tkaniva myši ukazuje zmeny osem týždňov po poranení (Frankowski a kol., Nat Commun., 2022)

Vieme, že mozog sa mení po traumatickom poranení a teraz máme mapy od myší, ktoré ukazujú, ako táto zmena vyzerá.

Tím vedcov vystopoval spojenia medzi nervovými bunkami v celom mozgu myší, čo ukazuje, že vzdialené časti mozgu sa po poranení hlavy odpoja.

Ohromujúce vizualizácie konektivity v celom mozgu by vedcom mohli pomôcť pochopiť, ako traumatické poranenie mozgu alebo TBI mení krížovú komunikáciu medzi rôznymi bunkami a oblasťami mozgu, najprv u myší a potom u ľudí.



'Už dlho vieme, že komunikácia medzi rôznymi mozgovými bunkami sa môže po úraze veľmi dramaticky zmeniť,' hovorí neurovedec a autor štúdie Robert Hunt z Kalifornskej univerzity v Irvine (UCI), ktorý projekt predpokladal pred desiatimi rokmi.

'Ale doteraz sme neboli schopní vidieť, čo sa deje v celom mozgu.'

Stále je toho toľko, čomu úplne nerozumieme traumatické poranenia mozgu , ktorá môže zanechať ľudí s celoživotným postihnutím, cítiť sa ako tiene svojho bývalého ja a takmer na nerozoznanie pre rodinu.

TBI vzniká, keď úder do hlavy – často z pádu, dopravnej nehody, športovej kolízie alebo fyzického napadnutia – spôsobí odrazenie mozgu vo vnútri lebky, čo spôsobí trvalé poškodenie.

Boli opakované traumy hlavy vedúce k ťažkému stavu známemu ako chronická traumatická encefalopatia dobre zdokumentované u profesionálnych športovcov. Ale aj 'mierne' údery hlavy nazývané otras mozgu môžuzjavné poškodenie po rokoch, ukazuje nedávny výskum.

Žiadne dve poranenia hlavy nie sú zvyčajne rovnaké, čo sťažuje ich štúdium, hoci existujú bežné príznaky: problémy s pamäťou, komunikačné ťažkosti, poruchy pozornosti, depresie a emocionálna nestabilita, aby sme vymenovali aspoň niektoré.

Prepojenie zmien správania, emócií a funkcií mozgu so zmenami v špecifických mozgových bunkách alebo širších neurónových sieťach je však jednou z dôležitých úloh, pretože vedci dúfajú, že lepšie pochopia, ako sa poškodenie mozgu vyvíja a či by sa dalo zabrániť jeho vzniku.

V tejto štúdii Hunt a tím vedený kolegom neurovedcom a výskumníkom UCI Janom Frankowskim navrhli niekoľko nových a vylepšených techník na mapovanie spojení medzi nervovými bunkami v celom mozgu v myšom modeli replikujúcom TBI pomocou oslnivého poľa laserom osvetlených. fluorescenčné značky.

V tom čase bolo iDISCO dobre zavedené a upravili sme protokoly čistenia, aby sme dosiahli silné imunoznačenie v celom poranenom mozgu, bez rozdelenia mozgov na dve hemisféry, ako sa to bežne robí. pic.twitter.com/5qborRCuNN

— robert hunt 🔥 (@hunt_lab) 14. júna 2022

Obzvlášť zaujímavá bola skupina neurónov nazývaných somatostatínové interneuróny, ktoré riadia vstup a výstup lokálnych mozgových okruhov a patria medzi najzraniteľnejšie voči bunkovej smrti po poranení mozgu.

Trik spočíval v napustení celých myšacích mozgov chemikáliami, aby boli úplne neporušené, rôsolovité orgány priehľadné, a ich zobrazení pred rozrezaním tkaniva na tenké rezy na ďalšiu kontrolu pod mikroskopom.

To, čo vedci videli, bolo zarážajúce. Dva mesiace po poranení hipokampu, oblasti mozgu zapojenej do učenia a pamäte, sa nervové obvody v mozgoch myší prekonfigurovali.

Zafarbené tkanivové rezy nezranenej a poranenej oblasti mozgu ( Frankowski a kol., Nat Commun., 2022 )

Prežívajúce somatostatínové interneuróny v hipokampe sa stali „hyperprepojenými centrami“, bohatými na spojenia blízkeho dosahu, ale odpojené od vstupov na veľké vzdialenosti; rovnaké zmeny konektivity boli pozorované aj vo vzdialených oblastiach mozgu, ktoré neboli priamo zranené.

'Vyzerá to tak, že celý mozog sa starostlivo prepája, aby sa prispôsobil poškodeniu, bez ohľadu na to, či došlo k priamemu poraneniu oblasti alebo nie,' vysvetľuje Alexa Tierno, postgraduálny študent neurovedy na UCI a spoluautor štúdie.

'Ale rôzne časti mozgu pravdepodobne nespolupracujú tak dobre ako pred zranením.'

Vo svojich zobrazovacích prieskumoch tím tiež našiel známky toho, že mechanizmy mozgových buniek, ktoré používajú na vytvorenie vzdialených spojení, zostali po ťažkom zranení nedotknuté. To je dobré pre zotavenie, pretože Hunt hovorí, že to naznačuje, že môže existovať spôsob, ako prinútiť zranený mozog, aby sám napravil stratené spojenia.

Na základe predchádzajúcej práce , výskumníci vrúbľovali nové neuróny do mozgu zvierat v mieste poranenia a zistili, že novo transplantované bunky boli schopné prelínať sa s existujúcimi, poškodenými obvodmi a prijímať vstupy z celého mozgu.

Transplantovali sme interneuróny SST do hipokampu s poranením mozgu a zmapovali sme ich spojenia. Nové interneuróny SST dostali vhodné spojenia z celého mozgu, čím poskytli potenciálny okruhový základ pre interneurónovú bunkovú terapiu pic.twitter.com/MPATNJn6fv

— robert hunt 🔥 (@hunt_lab) 14. júna 2022

'Niektorí ľudia navrhli, aby transplantácia [mozgových buniek] mohla omladiť mozog uvoľnením neznámych látok na zvýšenie vrodenej regeneračnej kapacity,' hovorí Hunt. 'Ale zisťujeme, že nové neuróny sú naozaj pevne zapojené do mozgu.'

Nie je to však jediný prístup. Iný výskum zvažuje možnosť, že posilnenie existujúcich spojení prostredníctvom učenia môže pomôcť obnoviť funkciu mozgu po zranení, a tak by aj mohlo podpora rastu nových mozgových buniek , proces, ktorý sa vekom spomaľuje.

Vzhľadom na to, že bunkové terapie sú ešte ďaleko, vedci stojaci za touto najnovšou štúdiou tvrdia, že ich ďalším krokom bude pozrieť sa na to, čo sa môže stať s inými typmi buniek (študovali iba jeden) a v iných oblastiach mozgu po zranení.

Skúmanie toho, či zmeny v celom mozgu pozorované u myší sú zrejmé aj u ľudí, ktorí zažili traumatické poranenie mozgu, a či môžu prispieť k invalidite a epilepsii, bude ďalším skutočným testom ďalej na ceste.

„Pochopenie druhov plasticity, ktoré existujú po zranení, nám pomôže obnoviť poškodený mozog s veľmi vysokou presnosťou,“ hovorí Hunt. 'Je však veľmi dôležité, aby sme k tomuto cieľu postupovali postupne, a to si vyžaduje čas.'

Štúdia bola publikovaná v r Prírodné komunikácie.

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.