Расшифровка ствола мозга: новое окно во взаимодействие мозга, тела и разума
Связь между мозгом и органами тела имеет основополагающее значение для регуляции эмоций и общего психического здоровья. Ядро одиночного пути (NTS) в стволе мозга является важнейшей структурой-концентратором, опосредующей это взаимодействие через блуждающий нерв. Несмотря на свою важность, глубокое расположение NTS исторически создавало проблемы для наблюдения за живыми животными.
В исследовании, опубликованном в Cell Reports Methods , исследователи из Национального института физиологических наук разработали метод визуализации живого NTS (названный «D-PSCAN» или визуализация ствола мозга на основе двойной призмы в рамках архитектуры мозжечка и нейронных цепей). Этот новый метод глубокой визуализации мозга обеспечивает высокоразрешающую, минимально инвазивную визуализацию нейронной активности NTS у живых мышей.
Метод D-PSCAN основан на двойной микропризменной сборке, которая тщательно и систематически имплантируется между мозжечком и стволом мозга, что позволяет сохранить функцию мозжечка и одновременно обеспечить широкий и подробный обзор NTS.
«Одной из основных проблем при изучении NTS является его глубокое расположение под мозжечком, что затрудняет наблюдение за живыми животными», — объясняет ведущий автор Масакадзу Агецума.
«Раньше некоторые подходы подразумевали удаление мозжечка для доступа к NTS, но это создавало серьезные ограничения: мозжечок, главный центр координации движений, также считался важным для эмоциональной регуляции. Поэтому требовался метод наблюдения за NTS с сохранением функции мозжечка».
Теперь можно наблюдать подробную деятельность НТС
Исследовательская группа оценила метод D-PSCAN, изучив реакцию NTS на электрическую стимуляцию блуждающего нерва , который передает сигналы от внутренних органов к NTS.
Они наблюдали определенные пороги интенсивности стимуляции блуждающего нерва (VNS), необходимые для того, чтобы вызвать нейронные реакции в NTS. Они также наблюдали, что различные параметры стимуляции вызывают различные паттерны нейронной активации, включая сенсибилизацию или, наоборот, ингибирующие эффекты.
Стимуляция блуждающего нерва (VNS) клинически применялась при резистентной к лекарствам эпилепсии и в настоящее время изучается в качестве метода лечения депрессии и других психиатрических и неврологических расстройств. Таким образом, эти результаты подчеркивают потенциал метода D-PSCAN для получения ценных сведений об оптимизации параметров VNS для терапевтических применений.
Для дальнейшего изучения функции NTS в более физиологических условиях, чем электрическая стимуляция , исследовательская группа применила метод D-PSCAN для изучения его реакции на гормон кишечника холецистокинин, который естественным образом выделяется после кормления. В результате они успешно обнаружили нейронную активность NTS, вызванную холецистокинином.
«Взаимодействие мозга и тела играет важнейшую роль в регуляции эмоций, и более глубокое понимание этой функции, как ожидается, будет способствовать как лечению нейропсихиатрических расстройств, так и улучшению психического здоровья и благополучия», — говорит Агетсума.
«D-PSCAN может предложить новый подход к выяснению взаимодействия мозга, тела и разума и представляет собой ценный исследовательский инструмент для фундаментальной нейронауки и клинических приложений».
Значение этого исследования выходит за рамки изучения регуляции эмоций. NTS получает входные данные от различных органов, включая сердце и кишечник, и участвует в различных функциях, таких как регуляция аппетита, энергетический обмен веществ и микробиота кишечника.
Ожидается, что разработанная в данном исследовании методика визуализации NTS in vivo, D-PSCAN, найдет широкое применение в этих областях исследований.