Ang Pag-aaral ng Neuroscience ay Nagpapakita May Maaaring Maging Off-Switch para sa Brick Seizures

Ang utak ay isang instrumento ng katumpakan. Ang pag-andar nito ay depende sa makinis na calibrated electrical activity na nagpapalitaw sa pagpapalabas ng mga mensahe ng kemikal sa pagitan ng mga neuron.

Ngunit kung minsan ang maingat na balanse ng utak ay hindi na kontrolado, gaya ng epilepsy. Ang electroencephalography, o EEG, ay nagpapakita ng elektrikal na aktibidad ng utak at maaaring ihayag kung paano nagkakalat ang isang epileptic seizure mula sa predictable wave pattern ng karaniwang aktibidad sa utak.

Ngunit walang gamot ang solusyon sa epilepsy. May limitadong posibilidad na hulaan ang isang pag-agaw, at walang paraan upang mamagitan kahit na mahuhulaan mo. Kahit na ang mga gamot ay magagamit sa mga tao na may kinalaman sa epilepsy, ang mga ito ay puno ng mga epekto, at hindi ito gumagana para sa lahat.

Nagtatrabaho sa isang problema sa aking neuroscience lab, nang tumigil ako upang isipin kung gaano nakakatakot ito na mabuhay ng isang utak na hindi makontrol sa ganitong paraan, talagang nakapagpapalakas ito sa akin. Maaari bang magkaroon ng isang paraan upang sakupin ang kontrol sa likod ng mga neurons na ito na wala sa loob? Nagtutuon ako kung paano ang isang partikular na kompartimento sa loob ng bawat utak ng cell ay maaaring makatulong sa amin na gawin iyon.

Isang Override Switch para sa Brain Activity

Mula pa noong ako ay isang undergraduate na mag-aaral, ako ay nabighani sa isang bahagi ng neuron na tinatawag na axon initial segment. Ang bawat neuron ay naglalaman ng maliit na kompartimento. Ito ay kung saan ang isang neuron ay "nagpasiya" na sunugin ang isang senyas na elektrikal, na nagpapadala ng isang kemikal na mensahe sa susunod na cell.

May mga dalubhasang mga koneksyon dito na maaaring makapangyarihang kontrol; maaari nilang i-override ang sariling "desisyon" ng cell tungkol sa pagpapaputok. Ang mekanismo ng kontrol na ito ay umiiral upang ayusin o i-pattern ang aktibidad ng utak - isang kinakailangan para sa marami sa aming pag-uugali.

Halimbawa, upang matulog, ang iyong aktibidad sa utak ay kailangang magpahaba sa mabagal na pag-oscillate. Sa kaibahan, ang matalim na konsentrasyon sa isang problema ay nangangailangan ng pattern upang kunin, na gumagawa ng isang mabilis na osilasyon. Ang kawalan ng kakayahang gumawa at makontrol ang mga pattern ng aktibidad ng utak ay nauugnay sa maraming karamdaman ng utak.

Kapag ang unang bahagi ng axon ng maraming neurons ay nakakatanggap ng isang silencing signal sa parehong oras, nagreresulta ito sa isang labangan sa pattern ng alon ng EEG. Ito ay nangangahulugan na ito quiets aktibidad ng utak, isang bagay na sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay magiging kapaki-pakinabang kapag gumagalaw sa pagitan ng mga nakakarelaks na gising at estado ng pagtulog.

Kung ang mga mananaliksik ay makapag-harness ang kapangyarihan ng mga inhibitor na ito, maaari naming i-reset ang pattern ng aktibidad ng utak tuwing gusto namin. Ito ay maaaring maging isang paraan upang muling kontrolin ang isang utak na epileptiko.

Molecules na Nagpapamagitan sa Mensahe

Upang simulan ang pag-unawa kung paano kontrolin ang kapangyarihang ito ng unang bahagi ng axon, ang aking mga kasamahan at ako ang unang kailangan upang maunawaan ang mga pakikipagtulungan ng molekular sa mga koneksyon na ito. Para sa pagbabawal na maging epektibo sa axon initial segment, may kailangang maging tamang kagamitan na magagamit upang matanggap ang signal. Sa kaso ng pagbabawal sa utak, ang kagamitan na ito ay ang GABA A receptor.

Sa mga nagtataguyod na Hans Maric at Hermann Schindelin, nakilala namin ang isang malapit at eksklusibong pakikipagsosyo sa pagitan ng dalawang protina - ang GABA Isang receptor α2 subunit at collybistin. Ang pag-uunawa ng malapit na ugnayan sa pagitan ng dalawang mga molecule ay sumasagot sa ilang mga bukas na tanong tungkol sa kung paano maaaring makipag-ugnayan ang mga protina sa mga nagbabawal na mga site ng pakikipag-ugnay. Alam namin na ang GABA A receptor α2 subunit ay matatagpuan sa axon initial segment, subalit ang mga mananaliksik ay hindi maintindihan kung paano ito nakarating doon o itinatago doon. Maaaring maging key ang Collybistin.

Kaya ngayon naisip namin na ang dalawang protina na ito ay maaaring magkasamang nagtutulungan sa unang bahagi ng aksion. Upang dalhin ito sa karagdagang, ang aking tagapagtanggol postdoctoral na si Stephen Moss at nais kong maunawaan kung ano ang mga implikasyon nito para sa mga koneksyon sa paunang bahagi ng axon, at sa huli kung paano gumagana ang utak. Upang subukan na malaman na ito, lumikha kami ng genetic mutation na nagresulta sa dalawang protina na hindi makakonekta.

Ang mga neurons ng mga daga na may ganitong pagbago ay, sa katunayan, ay nawalan ng mga inhibitory na koneksyon sa unang bahagi ng aksion. Ang mga koneksyon sa pagbawalan sa iba pang mga bahagi ng mga selula ng utak ay nanatiling buo, muli na sinusuportahan ang ideya na ang pakikipagtulungan ng protina na ito ay eksklusibo, at partikular na mahalaga sa unang bahagi ng akto.

Ang mga daga na may kasamang nakakagamot na karanasan sa panahon ng pag-unlad. Kapag lumaki sila sa mga matatanda, ang mga ito ay hindi na nagpapakita ng mga palatandaan ng pag-aanak. Sa ilang mga paraan ng epilepsy ng bata, ang mga bata ay maaari ring "lumaki" sa kanilang mga seizure. Kaya ang mutasyon na ito ay lubhang mahalaga sa pagbibigay ng isang posibleng modelo para sa epidemya ng pediatricang pantao. Umaasa kami na makakatulong ito sa amin na maunawaan ang higit na malinaw kung ano ang nangyayari sa utak sa panahon ng epilepsy, at upang mag-disenyo at masulit ang mas mahusay na mga therapy, tulad ng piniling tambalan na binuo ni AstraZeneca na ang mga siyentipiko ay nag-ambag din sa proyektong ito.

Isang Dami ngunit Maagang Hakbang

Matagal nang tinutukoy ng mga siyentipiko ng Neurosismo ang pakikipagsosyo sa pagitan ng GABA A receptor at collybistin. Ngayon ang aming mga resulta, kamakailan-publish sa Kalikasan Komunikasyon, tukuyin ito nang husto.

Habang alam natin ang GABA A receptors - na tumutugon sa neurotransmitter GABA - ang control na nagbabawal ng pagbibigay ng senyas, pa rin namin ang pag-uunawa kung paano gumagana ang lahat ng ito. Ang GABA signaling ay magkakaiba, na may iba't ibang mga uri ng koneksyon na nagpapahiwatig ng natatanging kontrol sa pagpapaputok ng cell - iba pa na kailangan nating maunawaan. At dysfunction sa GABA signaling ay kasangkot sa isang bilang ng iba pang mga karamdaman ng utak, masyadong, bukod sa epilepsy.

Ang tunay na layunin ng pananaliksik na ito ay ang pagdisenyo ng mga paggamot na maaaring makontrol ang mga inhibitory na koneksyon sa unang bahagi ng aksion. Gusto naming maging sa singil ng switch na iyon, maalis ang out-of-control neural firing na nakita sa panahon ng epileptic seizure.

Nagugustuhan ko ang buhay na may epilepsy, at nagugustuhan ko rin ang buhay nang wala ito.

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa The Conversation ni Rochelle Hines. Basahin ang orihinal na artikulo dito.