Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Category:

Короткие импульсы продлили эффект глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона

Короткие импульсы тока по 200 миллисекунд способны продлить эффект традиционной глубокой стимуляции при болезни Паркинсона, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science.

Короткие импульсы продлили эффект глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона

Такой эффект связан с избирательным воздействием на популяцию PV-нейронов бледного ядра — эти нейроны получают меньше тормозных сигналов, чем нейроны других популяций, и успевают возбудиться за короткое время. Мыши, получающие короткие импульсы, сохраняли подвижность в среднем в 4,5 раза дольше, чем при традиционной терапии.



При болезни Паркинсона и других расстройствах в мозге перестает хватать дофамина — нейромедиатора, который возбуждает нейроны структур мозга, которые отвечают за двигательную активность, систему вознаграждения и другие важные функции. Чтобы заставить эти нейроны работать, используют глубокую стимуляцию — искусственно активируют клетки базальных ганглиев при помощи вживленных в мозг электродов.

Такой подход показывает значительные улучшения при лечении болезни Паркинсона, однако требует постоянной стимуляции — без нее эффект быстро теряется. Постоянная стимуляция же повышает риск осложнений и быстро расходует заряд батареи электродов, из-за чего их нужно менять раз в несколько лет. Недавно биологи обнаружили, что возбуждение отдельной популяции нейронов в базальных ганглиях не только повышает эффективность стимуляции, но и продлевает ее эффект. Однако добиться такой избирательной стимуляции удалось лишь с использованием оптогенетических методов на мышах, которые на людях применять опасно.

Исследователи из Университета Карнеги — Меллона под руководством Терезы Спикс (Teresa A. Spix) исследовали разные популяции нейронов бледного шара — участка базальных ганглиев. Чтобы стимуляция работала эффективно, необходимо избирательно активировать тип нейронов, экспрессирующих ген парвальбумина (PV), и не активировать второй тип — экспрессирующие ген LIM-гомеобокса (Lhx6). Ученые записали активность обоих типов нейронов на тонких срезах мозга при стимуляции разными током разной частоты.

Нейроны отвечали почти одинаково — за исключением высоких частот, на которых Lhx6-нейроны получали больше тормозных сигналов, чем PV-нейроны. Из-за большого количества тормозных сигналов Lhx6-нейроны в первую секунду после импульса возбуждались хуже. Так биологи пришли к выводу, что ток стоит подавать короткими отрезками — чтобы успеть воздействовать на PV-нейроны, но не затронуть Lhx6.

Чтобы определить оптимальные параметры для глубокой стимуляции, биологи создали итеративную нейросеть. Модель обучалась на экспериментальных данных и определяла нелинейные взаимоотношения параметров (например, длительности и напряжения тока) с итоговым возбуждением нейронов разных типов. По предсказанию нейросети, самыми эффективными параметрами оказались 200 миллисекунд и 175 герц.

Эти значения протестировали на мышах с болезнью Паркинсона и сравнили с традиционной глубокой стимуляцией. Оба метода помогли мышам начать двигаться, однако после прекращения традиционной стимуляции мыши возвращались в неподвижное состояние. А вот при лечении короткими импульсами пять из восьми мышей продолжали двигаться еще 2.5 часа. В среднем эффект длился в 4,5 раза дольше, чем для традиционной терапии.

Глубокая стимуляция — не единственный подход к терапии болезни Паркинсона. Например, недавно биологи научились перепрограммировать глиальные клетки мозга в дофаминовые нейроны, чтобы восполнить их дефицит. Болезнь даже предлагают лечить назальным спреем — в нем содержится предшественник дофамина.

Автор: Анна Муравьева





Ссылка на источник

Tags: болезнь Паркинсона, инструменты и методы, медицина, неврология, нейрофизиология
Subscribe

Posts from This Journal “болезнь Паркинсона” Tag

Buy for 20 tokens
По поводу моего вчерашнего поста "Я разорён", каюсь, был не прав, однако получил очень полезный фитбек. Об этом подробно... (фото: Яндекс Картинки, кадр из к/ф Во все тяжкие) Возможно было глупо использовать стандартную подачу информации, а именно "кликбейт", когда пишу…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment