Главная / Новости / Отслеживание нейронных цепей мозга

Отслеживание нейронных цепей мозга

09.01.2022г.

Тим Коуп и Ник Хаусли распутывают нервные пути, лежащие в основе сложных сенсорных и двигательных побочных эффектов химиотерапии.

Активация нейронов мозга

Рендеринг мозга/нейронов. Кредит: Национальный институт здравоохранения

Тяжелая и стойкая инвалидность часто сводит на нет жизненно важные преимущества лечения рака. Боль и утомляемость, наряду с сенсорными, двигательными и когнитивными нарушениями, являются главными из множества побочных эффектов, возникающих при применении препаратов на основе платины, широко используемых в химиотерапевтических процедурах во всем мире.

Новое исследование, проведенное учеными из Технологического института Джорджии в лаборатории Тимоти К. Коупа, позволило найти новый путь к пониманию того, почему эти изнурительные состояния возникают у больных раком, и почему ученые должны сосредоточиться на всех возможных нервных процессах, вызывающих сенсорные или двигательные проблемы у больных раком. мозга пациента, включая центральную нервную систему, а не только «периферическую дегенерацию сенсорных нейронов», которая происходит вдали от центра тела.

Новые результаты «Невральные механизмы сенсомоторной инвалидности при лечении рака» опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) и могут повлиять на разработку эффективных методов лечения, которые еще не доступны для восстановления нормальной способности пациента воспринимать и обрабатывать сенсорный ввод, как часть постракового лечения, в частности.

Стивен Н. (Ник) Хаусли, научный сотрудник Школы биологических наук, Интегрированного центра исследования рака и Института биоинженерии и биологических наук Паркера Х. Пети в Технологическом институте Джорджии, является ведущим автором исследования. В число соавторов входят Пол Нарделли, научный сотрудник, и Трэвис Роттерман, научный сотрудник (оба из Школы биологических наук), а также Тимоти Коуп, который работает профессором с совместными должностями в Школе биологических наук в Технологическом институте Джорджии и в Департамент биомедицинской инженерии Коултера в Университете Эмори и Технологическом институте Джорджии.

Неврологические последствия

«Химиотерапия, несомненно, негативно влияет на периферическую нервную систему, которую часто считают главным виновником неврологических расстройств при лечении рака», — делится Хаусли. Однако, по его словам, для нормального функционирования нервной системы необходимо взаимодействие как периферической, так и центральной нервной системы.

«Это происходит посредством синаптической связи между нейронами. С помощью элегантной серии исследований мы показываем, что эти узлы связи в центральной нервной системе также уязвимы для побочных эффектов лечения рака», — делится Хаусли, добавляя, что результаты заставляют «признать многочисленные участки нервной системы, которые у нас есть». лечить, если мы когда-нибудь захотим исправить неврологические последствия лечения рака, потому что исправления любого из них может быть недостаточно для улучшения функций человека и качества жизни».

«Эти инвалидности остаются клинически необъяснимыми и эмпирически необъяснимыми, поскольку исследования сосредоточены на периферической дегенерации сенсорных нейронов, — объясняет исследовательская группа в исследовании, — при этом недооценивая возможное участие нервных процессов в центральной нервной системе. Настоящие результаты демонстрируют функциональные дефекты в фундаментальных свойствах обработки информации, локализованных в центральной нервной системе», заключая, что «длительные сенсомоторные и, возможно, другие нарушения, вызванные лечением рака, являются результатом независимых нейронных дефектов, смешанных как в периферической, так и в центральной нервной системе.

Сенсомоторные нарушения и «coIN»

Исследовательская группа отмечает, что выжившие после рака «причисляют сенсомоторную инвалидность к наиболее неприятным долгосрочным последствиям химиотерапии. Нарушения походки, равновесия и квалифицированных движений обычно связывают с хемотоксическим повреждением периферических сенсорных нейронов без учета детерминированной роли, которую играют нейронные цепи, которые переводят сенсорную информацию в движение», добавляя, что этот недосмотр «препятствует достаточному механистическому пониманию и способствует к отсутствию эффективного лечения инвалидности, вызванной химиотерапией».

Коуп говорит, что команда устранила это упущение «путем использования комбинации электрофизиологии, поведения и моделирования для изучения работы спинномозговой сенсомоторной цепи in vivo» на модели грызунов «хронической нейропатии, вызванной оксалиплатином (химиотерапия)».

Отслеживание нейронных цепей мозга

Были изучены ключевые последовательные события при кодировании «проприосенсорной» информации (вспомните кинестезию: способность тела ощущать свое местоположение, движения и действия) и преобразование ее цепи в синаптические потенциалы, продуцируемые в мотонейронах.

У крыс «cOIN» команда отметила несколько классов проприосенсорных нейронов с дефектным срабатыванием, что снизило точность сенсорного представления механических реакций мышц на растяжение, добавив, что точность «еще больше ухудшилась при переводе проприосенсорных сигналов в синаптические потенциалы в результате дефекта», механизмы, находящиеся внутри спинного мозга».

Совместное выражение, независимые дефекты

«Эти последовательные, периферические и центральные дефекты в совокупности приводили сенсомоторную цепь к функциональному коллапсу, что было следствием предсказания значительных ошибок в проприосенсорно-управляемом двигательном поведении, продемонстрированном здесь в нашей модели крысы и описанном для людей с КОИН», — Коуп и Хаусли. отчет. «Мы пришли к выводу, что сенсомоторная инвалидность, вызванная лечением рака, возникает в результате совместного проявления независимых дефектов, возникающих как в периферических, так и в центральных элементах сенсомоторных цепей».

  • «Эти результаты имеют большое влияние на научную сферу и на клиническое лечение неврологических последствий лечения рака», — говорит Хаусли. «Как клиницист и ученый, я вижу острую необходимость в совместной разработке количественных клинических тестов, способных определить, на какие части нервной системы пациента влияет лечение рака».
  • Хаусли также говорит, что возможность контролировать нервную функцию в различных участках во время курса лечения «предоставит биомаркер, по которому мы сможем оптимизировать лечение — например, максимизировать противоопухолевый эффект при минимизации побочных эффектов», добавляя, что по мере продвижения для лечения рака следующего поколения «клинические тесты, которые могут объективно контролировать определенные аспекты нервной системы, будут исключительно важны для проверки наличия нецелевого эффекта».
  • Исследователи благодарят Марка Биндера (факультет физиологии и биофизики Вашингтонского университета) и Тодда Стрилмана (факультет биологических наук Технологического института Джорджии) за полезные обсуждения и комментарии к предварительной версии рукописи. Ведущий автор Хаусли также является главным научным сотрудником Motus Nova, компании, занимающейся робототехникой и технологиями для здравоохранения.

Источник

Метки:



Читайте далее: