Широкие масштабы увеличения 40гц «гамма» ритм энергии в мозге может повлиять на патологии и симптомы болезни Альцгеймера у подопытных мышей было удивительно, даже для нейрофизиологов из MIT, которые впервые эту идею. Так удивительно, на самом деле, они не могут пока объяснить, почему это происходит.
В трех статьях, в том числе два в этом году в клеткой и нейроном, они продемонстрировали, что воздействие на мышей мерцание света или звук жужжащий на 40гц, метод, получивший название «род» гамма-волн, используя сенсорные стимулы, усиливает ритм через мозг и изменяет экспрессию генов и активность мозга несколько типов клеток. Патологического амилоида и тау накопление белка снижение, нейроны и их соединения, цепь защищается от вырождения и обучения и памяти переносить значительно лучше, чем на модели заболевания у мышей, которые не получают род.
В новой обзорной статье в тенденции в нейронауках двух исследователей, ведущих эти усилия выложу несколько неизвестных, и много неизвестных, которые надо понимать, чтобы определить, насколько широко распространенные эффекты происходят. Это проблема, с которой они смачно, потому что ответы могли бы выйти на новый научное обоснование и помочь им улучшить как род мог стать терапевтического или профилактического подхода к людям.
«Пока мы знаем, что это влияет на патологии в организме мышей, мы хотим понять, как, потому что это поможет нам понять и усовершенствовать потенциал лечения,» сказал ведущий автор Chinnakkaruppan Adaikkan, постдоком в лаборатории старший автор исследования Ли-Хуэй Цай, Picower профессор неврологии и директор Института Picower для обучения и памяти.
Adaikkan был заинтересован в понимании того, как нервная деятельность производит ритмов головного мозга с его докторской диссертацией. В MIT, он направляет эту страсть в понимании того, как сенсорная стимуляция может увлечь колебаний.
«Это то, что заставляет меня прийти в лабораторию каждый день, чтобы изучить эти механизмы», — сказал Adaikkan. «Когда мы получили данные из первой мыши, где мы записали от зрительной коре, гиппокампе и префронтальной коре мы были удивлены, увидев, что визуальная стимуляция увлекает в этих областях головного мозга. Это было очень интересно, но у нас очень долгий путь, чтобы понять, как это происходит».
Новая газета поднимает этот вопрос и многие другие на поле. Какие клетки лежат в основе реакции мозга к роду? Как гамма-ритмы заниматься не-нейрональных клеток, таких как астроциты и микроглии? Как это распространяться за пределы областей мозга, ответственных за восприятие? Насколько широко может повышение гамма влияет на познание? Не долгосрочная стимуляция мозга влияет схема соединения и как они меняются?
Сотовый роли
Исследования, как группы нейронов участвовать в когерентных колебаний электрической активности принесли две модели для объяснения гамма-ритмов. Обе включают в себя взаимодействие между возбуждающими и тормозными нейронами, но отличаться по какой тип ведет взаимодействие, Adaikkan и Цай писал. В своей работе, Adaikkan пытается препарировать роли определенных типов нейронов в род и насколько тесно эти модели зеркало заднего вида и другие источники гамма, например, что вызывается познавательных задач.
Род влияет больше, чем нейронов. Лаборатории Цай обнаружил, что микроглии изменяют свою экспрессию гена, свою физическую форму, их белок-потребляя поведения и воспалительной реакции в зависимости от модели болезни Альцгеймера. Работать из другой группы показали, что, блокируя высвобождение везикул в астроцитах может помешать гамма силовых мышей и группы Цай обнаружила, что слуховой род призывников увеличение реактивных астроцитов, которые более склонны потреблять патологические белки.
Новый документ предлагает три гипотезы о том, как такие «глиальные» клетки участвуют: они могут непосредственно способствовать гамма увлечение, регулируя поток ионов, которые несут электрический заряд; даже если они не способствуют ритмы, их ионной чувствительности может еще заставить их реагировать на гамма изменений; они могут вместо этого быть затронуты изменениями в уровнях нейромедиаторов в результате гамма.
Кроме того, различные глии могут также вовлекаться из-за их близости к электрической соединений между нейронами называются синапсами, или потому, что их деятельность иначе регулируется нервной деятельности.
Более широкое мозга
Что род тянется к гиппокампу, который является ключевой для памяти и префронтальной коры, которая является ключом для познания, является скорее фактором в том, как он сохраняет функции мозга. Но опять же есть конкурирующие модели, как повышенная гамма может способствовать межрегиональные связи. В одном, пишут авторы, последовательности на той же частоте оптимизирует коммуникацию, в то время как в другой модели, одного региона гамма-активности напрямую управляет деятельностью в регионах ниже по течению. Новые эксперименты, которые непосредственно управляют межрегиональных цепей, они утверждают, могут помочь решить, какая модель лучше объясняет эффекты гамма увлечение это.
Наконец, влияние рода на функции мозга и поведение также не полностью объяснил. Лаборатории Цай показал существенное воздействие на пространственную память и некоторые последствия для других видов памяти, в зависимости от метода стимуляции. Другие исследования показали, что стимулирующее ритмы мозга и другими способами, например через генетическую или оптогенетики манипуляций, в мыши, или с помощью транскраниальной стимуляции в организме человека, может также улучшить функций, таких как рабочая память. Adaikkan заинтересован в закрытии разрыва между теми, учебу и работу в лаборатории Цай: большинство исследований измерения когнитивных показателей при стимуляции, в то время как лаборатории Цай было сделано после заключения повторной стимуляции. Он сказал, что хотел бы также проверить, как мышей, пока род активно ведутся.
«Наша лаборатория рада решению этих многочисленных гипотез и увидеть, как поле подкаты многое другое», — сказал Цай. «Род создал много интригующих новые вопросы неврологии».
Фонд JPB по, Роберт А. и Рене Белфер Е. фундамента, а Джеффри и Нэнси Халис семейный фонд поддерживает работу.