211service.com
Implantované neurony nechají mozek, aby se znovu přepojil
Transplantace fetálních neuronů do mozku mladých myší otevírá nové okno neurální plasticity neboli flexibility v neurálních okruzích mozku. Výzkum byl dnes zveřejněn v časopise Věda , naznačuje, že schopnost mozku radikálně se přizpůsobit novým situacím nemusí být v mládí trvale ztracena, a pomáhá určit faktory potřebné k opětovnému zavedení této plasticity.
Opět flexibilní: Jsou zde ukázány neurony transplantované z embrya do mozku mladé myši. Tyto neurony spouštějí nové období nervové plasticity v mozcích zvířat.
Lepší pochopení plasticity mozku by jednoho dne mohlo ukázat na nové způsoby léčby poranění mozku a dalších neurologických problémů tím, že vrátí mozek do mladšího, tvárnějšího stavu. [Zjištění] odhalují, že musí existovat faktor, který může vyvolat plasticitu v mozku, říká Michael Stryker , neurovědec z Kalifornské univerzity v San Franciscu, který se na výzkumu podílel. Doufáme, že budoucí studie odhalí, co umožňuje buňkám navodit toto nové období plasticity.
Ve studii výzkumníci zkoumali dobře známý fenomén pozorovaný ve vizuálním systému myší i lidí během toho, co je známé jako kritické období vývoje. Pokud jsou mladá zvířata během tohoto natahování zbavena vizuálního vstupu v jednom oku – přibližně 25 až 30 dnů věku u myší – jejich zrakové systémy se přepojí, aby maximalizovaly vizuální vstup z fungujícího oka. V důsledku toho je vidění na druhém oku trvale narušeno. Kůra říká: ‚Nedostávám informace z této strany, takže věnujte pozornost druhému oku,‘ říká Arturo Alvarez-Buylla , také součástí týmu UCSF. Po kritickém období má zbavení jednoho oka od vstupu malý dlouhodobý dopad na vidění.
Aby se pokusili zjistit, co spouští nervovou plasticitu pozorovanou během tohoto období, vědci vzali specifický typ neuronu z mozku fetálních myší a naroubovali je do myší, které se buď právě narodily, nebo byly staré přibližně 10 dní. Tyto buňky, známé jako inhibiční interneurony, uvolňují chemický signál, který utišuje sousední buňky, takže je pro ně obtížnější vystřelit. Transplantované neurony, označené fluorescenčním markerem, začaly migrovat na své normální místo v mozku a vytvářet spojení s rezidentními neurony.
Myši prošly typickým kritickým obdobím, ve věku přibližně 28 dnů. Zdálo se však, že transplantované neurony vyvolaly druhé kritické období, které bylo načasováno spíše na věk transplantovaných buněk než na věk zvířat. Pozdější kritické období nastalo, když byly transplantované neurony staré asi 33 až 35 dní, tedy ve stejném věku jako rezidentní inhibiční interneurony během normálního kritického období. (Neurony vznikají v mozku před narozením.)
Vědci si ještě nejsou jisti, jak buňky vyvolávají toto druhé období tvárnosti. Strykerův tým a další již dříve prokázali, že klíčovou roli hraje inhibiční signalizace buněk – kritické období lze zpozdit nebo vyvolat dříve napodobením inhibičních účinků buněk pomocí léků, jako je valium. Ale v těchto předchozích experimentech nebylo možné vyvolat druhou kritickou periodu po normální. Jakmile to jednou budete mít, už nikdy nemůžete získat další, alespoň do těchto transplantačních experimentů, říká Stryker. To ukazuje, že do tohoto procesu musí být zapojeno něco jiného než jen inhibiční [chemikálie], kterou uvolňují. Vědci plánují transplantovat různé typy inhibičních neuronů ve snaze najít odpovědný konkrétní typ buňky.
Rád bych viděl, jestli stejný druh transplantace fungoval u starších zvířat, říká Jianhua Cang , neurolog z Northwestern University v Chicagu. Tato práce je významným pokrokem, ale pokud to lze udělat u dospělých zvířat, bylo by to ještě pozoruhodnější. A otevírá možnost terapeutického potenciálu. Cang nebyl zapojen do současného výzkumu, myslel si, že již dříve spolupracoval s autory.
Zjištění by mohla mít dalekosáhlé důsledky pro to, jak přemýšlíme o povaze plasticity v mozku. Lidé mají podobné kritické období, i když u lidí je tato fáze delší než u myší. Kojenci a děti s líným okem nebo šedým zákalem utrpí trvalou ztrátu zraku, pokud se problém nevyřeší dříve než v osmi letech, říká Takao Hensch , neurovědce z Dětské nemocnice v Bostonu, který se na současné studii nepodílel. (Během normálního vývoje je toto období plasticity považováno za důležité pro rozvoj vyváženého vstupu z obou očí, což je klíčové pro binokulární vidění.)
Tento jev není omezen na vizuální systém – vědci se domnívají, že většina částí kůry prochází podobným obdobím zvýšené tvárnosti. Děti například po určitém věku neslyší určité zvuky. Klasickým příkladem jsou děti vyrůstající v Japonsku, říká Hensch. Nakonec ztratí schopnost rozlišovat mezi zvuky „R“ a „L“.
Pokud vědci najdou kontrolovaný způsob, jak vyvolat plasticitu ve specifických částech mozku, otevřelo by to nové cesty pro léčbu různých onemocnění. Dospělí, kteří utrpěli poškození mozku v důsledku mrtvice nebo traumatu hlavy, mají určitou úroveň reorganizace v mozku – zvýšení plasticity může zlepšit zotavení.
U mnoha psychiatrických onemocnění se uznává, že mají neurovývojový původ, zejména deficity v inhibičních okruzích, říká Hensch. Například mnoho genů spojených s autismem může vyvolat nerovnováhu v excitaci a inhibici neurální signalizace, říká. Pokud dokážete obnovit tuto nerovnováhu, můžete si představit, že zasáhnete během vývoje nebo později v životě a pokusíte se obnovit funkci mozku.
Přesto je před námi dlouhá cesta. Aby vědci mohli aplikovat tento typ transplantace buněk na člověka, museli by nejprve vyvinout spolehlivý zdroj potřebných buněk, možná z indukovaného přeprogramování pluripotentních kmenových buněk. Pak by museli ukázat, že buňky mohou být bezpečně transplantovány do mozku. Zjistit, jak správně využít nově objevenou plasticitu, představuje další překážku. Není jasné, zda by pacienti potřebovali nějaký druh specifického tréninku nebo medikamentózní léčby, aby správně reorganizovali poškozené nervové okruhy. Pro vyšší kognitivní funkce možná budete muset trénovat lidi kognitivně v přítomnosti neuronů zvyšujících plasticitu, říká Hensch.
V ideálním případě by bylo hezké najít způsob, jak přimět [zrození nových neuronů v mozku] nějakými farmakologickými nebo environmentálními prostředky, aby se objevilo více těchto inhibičních buněk, říká. Zdá se to jako docela výzva, ale tento výzkum nám dává naději, že to stojí za to vyzkoušet.