Проучването на неврологията разкрива, че може да бъде прекъсвач за мозъчни припадъци

Мозъкът е прецизен инструмент. Неговата функция зависи от фино калибрирана електрическа активност, която задейства освобождаването на химични съобщения между невроните.

Но понякога внимателният баланс на мозъка е изваден от контрол, както при епилепсия. Електроенцефалографията, или ЕЕГ, визуализира електрическата активност на мозъка и може да разкрие как епилептичният припадък се отклонява от предсказуемата вълна на типичната мозъчна активност.

Но медицината все още няма решение за епилепсия. Има ограничена възможност за прогнозиране на припадък и няма начин да се намеси дори когато можете да предскажете. Въпреки че лекарствата са достъпни за хора, които се занимават с епилепсия, те са изпълнени със странични ефекти и не работят за всички.

Работейки върху проблем в моята неврологична лаборатория, когато преставам да си представя колко страшно може да бъде да живееш с мозък извън контрола по този начин, това наистина ме мотивира. Може ли да има начин да се възвърне контролът над тези неврони, които са излезли от работа? Аз се фокусирах върху това как конкретно отделение във всяка мозъчна клетка може да ни помогне да направим точно това.

Превключвател за активност на мозъка

Откакто бях студент, бях очарован от част от невроза, наречена първоначален сегмент на аксон. Всеки неврон съдържа това малко отделение. Там, където „неврон“ решава да пусне електрически сигнал, изпраща химическо съобщение до следващата клетка.

Има специализирани връзки, които могат да упражняват мощен контрол; те могат да отменят собственото “решение” на клетката за стрелба. Този механизъм за контрол съществува, за да организира или да моделира мозъчната дейност - изискване за по-голямата част от нашето поведение.

Например, за да заспите, вашата мозъчна дейност трябва да намалее в бавна колебание. За разлика от това, рязката концентрация на проблема изисква моделът да се вдигне, предизвиквайки бързо трептене. Неспособността да се произвеждат и регулират тези модели на мозъчната активност е свързана с многобройни заболявания на мозъка.

Когато първоначалните сегменти на аксоните на многобройни неврони получават едновременно сигнал за шумоподтискане, това води до пробив във вълновата структура на ЕЕГ. Това означава, че тя успокоява активността на мозъка, нещо, което при нормални условия би било полезно, когато се движи между спокойно състояние на сън и сън.

Ако изследователите могат да впрегнат силата на тези инхибиторни връзки, бихме могли потенциално да възстановим модела на активност на мозъка, когато пожелаем. Това може да бъде начин да се изтръгне обратно контрол в епилептичен мозък.

Молекули, които опосредстват посланието

За да започнем да разбираме как да регулираме тази сила на първоначалния сегмент на аксон, аз и моите колеги първо трябваше да разберем молекулярните партньорства при тези връзки. За да бъде ефективна инхибирането при първоначалния сегмент на аксона, трябва да е налично подходящото оборудване за приемане на сигнала. В случай на инхибиране в мозъка, това оборудване е GABAA рецептор.

Със сътрудници Ханс Марич и Херман Шинделин установихме близко и изключително партньорство между два протеина - субединицата на GABA A рецептора и collybistin. Разбирането на близката връзка между тези две молекули отговаря на някои отворени въпроси за това как протеините в инхибиторните контактни места могат да взаимодействат. Знаехме, че субединицата на GABA A рецептора α2 се намира в първоначалния сегмент на аксоните, но изследователите не разбраха как се стига до него или се съхранява там. Collybistin може да бъде от ключово значение.

Така че сега си мислехме, че тези два протеина могат да работят заедно в първоначалния сегмент на аксона. За да го вземе по-нататък, моят постдокторски ментор Стивън Мос и аз искахме да разберем какви последици може да има това за връзките в първоначалния сегмент на аксона и в крайна сметка как работи мозъкът. За да се опитаме да разберем това, създадохме генетична мутация, която доведе до неспособността на двата протеина да се свържат.

Невроните на мишки с тази мутация всъщност губят инхибиторни връзки към началния сегмент на аксона. Инхибиторните връзки с други части на мозъчните клетки останаха непокътнати, като отново подкрепиха идеята, че това белтъчно партньорство е изключително и особено важно в първоначалния сегмент на аксоните.

Мишките с тази мутация изпитват припадъци по време на развитието. Когато растат във възрастни, тези мишки вече не показват поведенчески признаци на припадък. При някои форми на детска епилепсия, децата могат също да “надраснат” гърчовете си. Така че тази мутация е изключително ценна в осигуряването на възможен модел за човешка педиатрична епилепсия. Надяваме се да ни помогне да разберем по-ясно какво се случва в мозъка по време на епилепсия, както и да проектираме и тестваме по-добри терапии, като селективното съединение, разработено от AstraZeneca, чиито учени също допринесоха за този проект.

Количествена, но ранна стъпка

Невролозите отдавна спекулират за партньорството между GABA A рецептора и collybistin. Сега нашите резултати, публикувани наскоро в Nature Communications, определете го количествено.

Въпреки че знаем GABA A рецепторите, които реагират на невротрансмитерния GABA-контролен инхибиторен сигнал, ние все още разбираме как работи всичко това. GABA сигнализирането е разнообразно, с различни видове връзки, които упражняват отчетлив контрол върху изгарянето на клетките - нещо друго, което трябва да работим, за да разберем. А дисфункцията в GABA сигнализирането е включена и в редица други заболявания на мозъка, в допълнение към епилепсията.

Крайната цел на това изследване е да се проектират лечения, които биха могли да контролират инхибиторните връзки в първоначалния сегмент на аксона. Бихме искали да бъдем отговорни за този превключвател, който може да изключи неутралния нервен изстрел, наблюдаван по време на епилептичен припадък.

Представям си живота с епилепсия и аз също си представям живота без него.

Тази статия първоначално е публикувана на The Conversation от Rochelle Hines. Прочетете оригиналната статия тук.