Ученые из Института Солка составили карту, откуда поступает информация для 5 процентов, и в процессе выяснили связь двух типов нейронов с психическими и сенсорными / двигательными расстройствами, соответственно. Различные пути коммуникации, которые представляют эти два типа «интернейронов», могут предложить новые лекарственные мишени для таких разнообразных расстройств, как болезнь Паркинсона, ОКР, депрессия и аутизм. Работа появилась в журнале eLife 1 мая 2018 года.«Сложность изучения интернейронов полосатого тела состоит в том, что их так мало», — говорит Синь Цзинь, доцент лаборатории молекулярной нейробиологии Солка и старший автор новой статьи. «Было действительно сложно нацелить всего лишь на дюжину клеток мозга и узнать что-нибудь о причине и следствии».
Два изученных типа интернейронов, ChAT и PV, составляют менее 2 процентов от общего числа нейронов в полосатом теле. То, что мало известно об их функции в полосатом теле, было получено в результате посмертных исследований ткани мозга человека. По сравнению со здоровой мозговой тканью, образцы от пациентов с депрессией и шизофренией показывают снижение интернейронов ChAT, в то время как образцы от людей с двигательными расстройствами, такими как болезнь Хантингтона, синдром Туретта и дистония, показывают снижение интернейронов ЛВ.
Но при таком небольшом количестве в головном мозге каждого типа традиционные методы, такие как мониторинг активности клеток мозга, не могли дать достаточно данных, чтобы подтвердить точную функцию этих интернейронов. Поэтому лаборатория Джина приняла более глобальный подход. Они использовали методику, впервые разработанную коллегой из Солка Эдвардом Каллэуэем, чтобы использовать модифицированный вирус бешенства, помеченный флуоресцентным маркером, чтобы отслеживать, какие клетки мозга взаимодействуют друг с другом у мышей.При этом команда Солка обнаружила несколько интересных вещей: во-первых, коммуникативные сигналы к нейронам ChAT поступают в основном из областей мозга, ответственных за когнитивные функции; и, во-вторых, этот вход в нейроны ЛВ поступал в основном из сенсомоторных областей.
Вместе они подкрепили клинические наблюдения за пациентами-людьми и подразумевали их разные роли в когнитивных и сенсомоторных функциях. Кроме того, команда обнаружила новую связь, которую никто раньше не наблюдал: кластер нейронов, называемый ретикулярным ядром таламуса (TRN), который проецируется непосредственно на полосатое тело. Это было удивительно, потому что считалось, что TRN ограничивается в своих проекциях областью мозга, в честь которой он назван, — таламусом.
Поскольку результат TRN был настолько неожиданным, Джин и первый автор Джейсон Клаг затем попытались проверить свой первоначальный результат по бешенству двумя независимыми методами: оптогенетикой, которая использует свет, чтобы стимулировать нейроны к срабатыванию, и электрофизиологией, которая регистрирует электрическую активность. Вызывая срабатывание нейронов в TRN, исследователи записали, отреагировали ли интернейроны PV в полосатом теле.
Нейроны сделали это, что подтвердило доказательства связи TRN-полосатого тела.«Комбинация методов имела решающее значение для этого открытия и позволила нам исследовать неоткрытые или недооцененные входы в нейроны полосатого тела.
Мы использовали отслеживание бешенства для проверки анатомических входов и использовали электрофизиологию и оптогенетику для проверки функциональной связи», — говорит Клуг, научный сотрудник Salk.Джин добавляет: «Долгое время считалось, что TRN функционирует как« центр внимания », первоначально предложенный Фрэнсисом Криком в 1984 году. Наше открытие предлагает ранее неизвестный механизм координации внимания и действий через TRN-полосатую связь и имеет важные последствия. для функций мозга как при здоровье, так и при болезни ".
Лаборатория будет продолжать работу по определению функций интернейронов ChAT и PV в контроле поведения и изучению их как потенциальных целей для лечения психических и неврологических заболеваний.