Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Neurony prążkowia z receptorami D2: cechy molekularne i funkcje są ściśle związane z lokalizacją

Recommended Posts

Międzynarodowy zespół naukowców wykazał, że neurony, w których zachodzi ekspresja receptora dopaminowego D2 (D2R), wykazują w zależności od lokalizacji w prążkowiu różne cechy molekularne i funkcje. Badania na modelu mysim otwierają drogę do opracowania lepszych metod terapii chorób, w przypadku których poziom dopaminy jest zmieniony, np. schizofrenii czy choroby Parkinsona.

Prążkowie (łac. striatum) to obszar mózgu zaangażowany m.in. w kontrolę motoryczną, tworzenie nawyków, podejmowanie decyzji, motywację czy wzmocnienie. Jego dysfunkcje powiązano z różnymi zaburzeniami neurologicznymi i psychiatrycznymi. Jednym z najważniejszych neuroprzekaźników w prążkowiu jest dopamina; jej działanie zależy od rodzaju receptora, z którym się zwiąże.

Badanie, którego wyniki ukazały się w piśmie Nature Communications, koncentrowało się na receptorach dopaminowych D2. Akademicy wykazali, że wbrew oczekiwaniom, nie wszystkie neurony z ekspresją D2 w prążkowiu mają tę samą tożsamość molekularną czy funkcję. Kluczem jest ich lokalizacja neuroanatomiczna.

Zespół zidentyfikował setki nowych regionospecyficznych markerów molekularnych, które można będzie wykorzystać do celowania w pewne subpopulacje.

Uzyskane rezultaty pokazują, że istnieje znacząca molekularna i funkcjonalna heterogeniczność populacji neuronalnych prążkowia. Jeśli je lepiej poznamy, może nam się udać osiągnąć lepszą wybiórczość podczas projektowania terapii na choroby, w przypadku których poziom dopaminy jest zmieniony - podkreśla Emma Puighermanal-Puigvert z Instytutu Neuronauk Uniwersytetu Autonomicznego w Barcelonie.

Naukowcy sprawdzali, jakie geny ulegają ekspresji w neuronach z D2R występujących w dwóch regionach prążkowia: 1) prążkowiu brzusznym (ventral striatum), składającym się głównie z jądra półleżącego i 2) grzbietowym. Stwierdzono spore różnice. W zależności od lokalizacji, ekspresji ulegają inne białka, co zmienia cechy i funkcje neuronów.

W ramach studium naukowcy skupili się na zlokalizowanych głównie w jądrze półleżącym neuronach, w których zachodzi ekspresja białka WFS1. Analizowano wpływ delecji ich D2R. Okazało się, że myszy po knock-oucie znacznie mniej kopały; jest to wrodzone zachowanie, przejawiane przez wiele gatunków podczas poszukiwania i gromadzenia pokarmu czy chowania się przed drapieżnikami. Dodatkowo stwierdzono, że takie zwierzęta wykazywały silniejszą reakcję hiperlokomotoryczną, gdy poziom dopaminy wzrastał po podaniu amfetaminy. Wg ekipy, to sugeruje, że receptory D2 z neuronów WFS1 pełnią kluczową rolę w odpowiedzi na psychostymulanty.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dr Krzysztof Deoniziak z Uniwersytetu w Białymstoku (UwB) zbada u ptaków ciche dźwięki o niskiej amplitudzie. Naukowiec podkreśla, że dotąd badania nad ptasim śpiewem skupiały się na strukturze akustycznej i funkcji głośnych dźwięków o wysokiej amplitudzie. Dźwięki te są słyszalne z dużych odległości i pełnią kluczowe w życiu zwierząt funkcje, [takie] jak wabienie partnera, obrona zasobów czy utrzymywanie interakcji socjalnych.
      Dr Deoniziak opowiada, że dźwięki o niskiej amplitudzie, które znajdują się w repertuarze wielu gatunków zwierząt, zwykle wiążą się z zachowaniami godowymi, agresywnymi interakcjami czy sygnalizacją zagrożenia. Nie jest jasne, dlaczego dobór naturalny promował ewolucję sygnałów o niskiej amplitudzie w tak wielu różnych kontekstach i dlaczego zwierzęta decydują się komunikować w ten szczególny sposób.
      W ramach projektu zostaną zbadane gatunki ptaków zamieszkujące siedliska/ekosystemy różniące się uwarunkowaniami akustycznymi, np. łąki i lasy. Zaplanowano eksperymenty typu playback, polegające na odtwarzaniu na terytorium samca specjalnie przygotowanego śpiewu. Przyglądając się reakcjom głosowym i innym zachowaniom ptaków-odbiorców, dr Deoniziak chce sprawdzić, czy cichy śpiew spełnia wszystkie kryteria definiujące sygnały jako agresywne. Reakcje wokalne zostaną zarejestrowane za pomocą macierzy mikrofonowej, a odpowiedzi wizualne (ruchy) za pomocą kamer 4K.
      Jak tłumaczy dr Deoniziak, uzyskane wyniki pozwolą lepiej zrozumieć sygnalizację dźwiękową u ptaków, mechanizmy zapewniające wiarygodność sygnału [...], a także ewolucję komunikacji za pomocą sygnałów o niskiej amplitudzie u różnych grup zwierząt.
      W ramach projektu zostanie zbadana struktura akustyczna cichego śpiewu. W komunikacie UwB zaznaczono, że należy też ustalić, w jakim stopniu taka sygnalizacja jest wykorzystywana u ptaków podczas zachowań agonistycznych, czyli agresywnych, związanych z odstraszaniem, demonstracją siły lub np. wycofaniem się z konfrontacji.
      Oprócz tego naukowiec z Wydziału Biologii UwB zamierza się zająć hipotezą, zgodnie z którą choć cichy śpiew pojawia się w agresywnym kontekście, sam w sobie nie jest jednak sygnałem agresywnym. Hipoteza ta mówi nam, że cichy śpiew jest wykorzystywany przez terytorialne samce jako taktyczna zagrywka, aby upewnić się, czy rywal, który niedawno był obecny na „cudzym” terytorium, ciągle na nim przebywa. W ten sposób terytorialne samce próbują wywołać u rywala reakcję, aby go zlokalizować i poznać jego intencje - tłumaczy uczony.
      Projektowi pt. „Cicha groźba czy wabik? Określenie funkcji sygnałów o niskiej amplitudzie wykorzystywanych przez ptaki podczas zachowań agonistycznych” przyznano finansowanie w ramach konkursu SONATA 18.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Palczak madagaskarski, nazywany też aj-ajem, dołączył właśnie do grupy znanych zwierząt dłubiących w nosie. Jakiś czas temu sfilmowano go, jak wkłada zakończony hakowatym pazurem długi środkowy palec do jamy nosowej, a następnie go oblizuje.
      Zachowanie zostało przeanalizowane w artykule, który parę dni temu ukazał się w Journal of Zoology. Jedna z jego autorek, dr Anne-Claire Fabre, prof. Uniwersytetu w Bernie, która jest również kuratorką w dziale ssaków Muzeum Historii Naturalnej w stolicy Szwajcarii, podkreśla, że istnieje bardzo mało badań poświęconych zagadnieniu, czemu zwierzęta, w tym ludzie, w ogóle wyewoluowali impuls do dłubania w nosie.
      Sądzimy, że zachowanie to jest niedostatecznie zbadane, ponieważ postrzega się je jako zły nawyk.
      Dłubanie w nosie (rhinotillexis) definiuje się jako czynność wydobywania z nosa zaschniętej wydzieliny bądź ciał obcych. Zjadanie wydzieliny nazywa się mukofagią. Niekiedy dłubanie w nosie przyjmuje postać kompulsji - rhinotillexomanii. Zrozumienie przyczyn występowania rhinotillexis ma więc spore znaczenie dla jakości życia i zdrowia niektórych osób.
      Słabo poznane zachowanie
      Nieliczne badania dotyczyły korzyści i negatywnych skutków tego zachowania. Niektóre wskazywały na jego rolę w rozprzestrzenianiu szkodliwych bakterii. Inne wspominają o korzyściach dla układu odpornościowego. Dłubanie może też pozwalać usunąć podrażnienia.
      Nie mamy pojęcia o roli [tego zachowania]. Abstrahując od obrzydzenia, jakie wzbudza, może przynosić pewnym gatunkom korzyści. Uważam, że powinniśmy to zbadać - podkreśla dr Fabre.
      Bez względu na przyczynę, nie jest to wyłącznie ludzki nawyk. Od czasu do czasu stwierdza się go bowiem u co najmniej 12 gatunków naczelnych, w tym u szympansów, makaków, kapucynek, orangutanów czy goryli.
      Przypadek Kali
      Palczak madagaskarski dopiero dołączył do tego grona. Roberto Portela Miguez z Muzeum Historii Naturalnej w Londynie, jeden ze współautorów tekstu pt. „A review of nose picking in primates with new evidence of its occurrence in Daubentonia madagascariensis”, mówi, że aj-aj jest ikonicznym gatunkiem i po obejrzeniu filmu aż trudno było mu uwierzyć, że nikt wcześniej tego nie zaobserwował. Zwykle palczak wykorzystuje swój cienki, długi środkowy palec do opukiwania pni drzew i wyciągania owadów oraz ich larw przez szczeliny.
       

      Dr Fabre wyjaśnia, że nagrała to zachowanie w 2015 r., obserwując aj-aje z Duke Lemur Centre. Byłam naprawdę zaskoczona, zwłaszcza że w nosie zwierzęcia - samicy Kali - zniknął dosłownie cały 8-cm palec. Zastanawiałam się, gdzie ten palec się znajduje. To zainspirowało dalsze badania.
      Powstał model 3D, w którym wykorzystano skany tomograficzne głowy i dłoni aj-aja. Okazało się, że palec przechodzi przez całą jamę nosową i sięga aż do gardła.
      Przegląd literatury
      Wraz z kolegami po fachu dr Fabre zajęła się przeglądem literatury przedmiotu. Porównania z innymi gatunkami sugerują, że dłubiącymi w nosie są zwierzęta, które dobrze sobie radzą z manipulowaniem obiektami. Kapucynki wyróżniają się, na przykład, na tle bliskich krewnych, ponieważ potrafią precyzyjnie chwytać, poruszając niezależnie palcami. Odkryliśmy, że [opisywane] zachowanie występuje u gatunków, które cechują się wysokim poziomem zręczności palców. Nienaczelne mogą nie być na tyle sprawne, by móc dłubać w nosie, dlatego ten fenomen występuje u nas i naszych bliskich krewnych - wyjaśnia Portela Miguez.
      Wiele naczelnych wykorzystuje do dłubania w nosie narzędzia, co może poszerzać grono poza zwierzęta, które mają palce na tyle małe, by zmieściły się one w nozdrzach.
      Część zwierząt opisanych w artykule żyła w niewoli, niewykluczone więc, że w grę wchodziły nieprawidłowe zachowania. Naukowcy twierdzą jednak, że nie eliminuje to bynajmniej możliwości, że dłubanie w nosie jest rozpowszechnionym zachowaniem, które należy po prostu właściwie zrozumieć.
      Wyzwania badawcze
      Dr Fabre dodaje, że zachowanie to może być trudne do wychwycenia; zwierzęta trzeba by obserwować w sposób ciągły. Interesująco byłoby [przy tym] wypytać badaczy, czy zaobserwowali dłubanie w nosie na wolności i popracować z przedstawicielami innych dziedzin, aby ustalić, czy dłubanie spełnia jakąś funkcję, czy nie.
      Dłubanie w nosie odnotowano zarówno u małp wąsko-, jak i szerokonosych. Ponieważ w studium uwzględniono zaledwie 12 gatunków, trudno powiedzieć, czy zachowanie pochodzi od wspólnego przodka, czy też rozwinęło się niezależnie - podsumowuje dr Fabre.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas eksperymentu finansowanego przez amerykańskie Narodowe Instytuty Zdrowia naukowcy wyeliminowali u grupy szczurów szumy uszne (tinnitus). Dokonali tego, stymulując nerw błędny (X) i odtwarzając jednocześnie zestaw dźwięków o różnych częstotliwościach. Procedurę powtarzali kilkaset razy dziennie przez kilka tygodni.
      Dzwonienie w uszach bardzo uprzykrza ludziom życie, ale dotąd było nieuleczalne. Dotychczasowe terapie generalnie polegały na maskowaniu dźwięku lub nauce ignorowania go – opowiada dr James F. Battey, dyrektor Narodowego Instytutu Głuchoty i Innych Zaburzeń Komunikacyjnych (National Institute on Deafness and Other Communication Disorders, NIDCD). Najnowsza metoda przypomina zaś przyciśnięcie w mózgu guzika reset. Pomaga w ponownym przetrenowaniu części mózgu interpretującej dźwięki. W ten sposób nieprawidłowo działające neurony zostają zawrócone ze złej ścieżki i wracają do swojego pierwotnego stanu. Wskutek tego piszczenie ustaje.
      Badania zostały przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Teksańskiego oraz firmy MicroTransponder z Dallas.
      Tinnitus to objaw doświadczany przez niektóre osoby w wyniku utraty słuchu. Kiedy komórki czuciowe ucha wewnętrznego ulegają uszkodzeniu, np. pod wpływem głośnego dźwięku, doprowadza to do zmiany sygnału wysyłanego z ucha do mózgu. Z nie w pełni wyjaśnionych przyczyn część pacjentów zaczyna wtedy słyszeć szumy. Sądzimy, że [...] kora słuchowa deleguje za dużo neuronów do pewnych częstotliwości i wtedy wszystko zaczyna iść źle. Jako że zbyt wiele komórek nerwowych przetwarza te same częstotliwości, wyładowują się silniej, niż powinny – tłumaczy dr Michael Kilgard. Poza tym neurony wyładowują się częściej, gdy jest cicho.
      Na początku zespół próbował wywołać zmiany w korze słuchowej szczurów, kojarząc stymulację nerwu błędnego z odtwarzaniem pojedynczego dźwięku. Gdy nerw jest pobudzany, wydziela się acetylocholina, norepinefryna i inne związki, które wspomagają zachodzenie zmian w mózgu. Amerykanie chcieli sprawdzić, czy można spowodować, by po pewnym czasie więcej neuronów zaczęło reagować na odtwarzany dźwięk.
      Przez 20 dni 300 razy dziennie ośmiu gryzoniom odtwarzano wysoki dźwięk o częstotliwości 9 kiloherców. W czasie, gdy dźwięk wybrzmiewał, elektroda delikatnie stymulowała nerw błędny. Okazało się, że w porównaniu do kontrolnej grupy zwierząt, liczba neuronów dostrojonych do częstotliwości 9 herców wzrosła aż o 79%.
      W następnej grupie szczurów ekipa Kilgarda losowo odtwarzała dwa dźwięki – jeden o częstotliwości 4 kHz i drugi o częstotliwości 19 kHz. Nerw błędny stymulowano jednak wyłącznie przy odgrywaniu wyższego dźwięku. O ile liczba komórek nerwowych reagujących na 19 kHz wzrosła o 70%, o tyle w grupie 4-hercowej neuronów wręcz ubyło. W ten sposób wykazano, że nie wystarczy sam dźwięk i trzeba jeszcze pobudzać nerw X.
      Na kolejnym etapie eksperymentu badacze sprawdzali, czy można wyeliminować tinnitus u zwierząt wystawionych na oddziaływanie hałasu, zwiększając liczbę neuronów dostrojonych do częstotliwości innej niż częstotliwość szumów usznych. Grupa zwierząt przechodziła więc 300 razy na dobę stymulację nerwu błędnego (ang. vagus nerve stimulation, VNS), połączoną z odtwarzaniem różnych dźwięków o częstotliwości zbliżonej do szumów. Procedurę powtarzano przez ok. 3 tygodnie. Część grupy kontrolnej poddawano VNS, podczas gdy reszta nie robiła nic lub słuchała tylko dźwięków. W obu grupach pomiary przeprowadzono w miesiąc po ekspozycji na hałas, dziesięć dni po rozpoczęciu terapii oraz dzień, tydzień i 3 tygodnie po zakończeniu leczenia.
      U gryzoni z grupy eksperymentalnej obiecujące rezultaty występowały na każdym etapie terapii, także w połowie – wszystko wskazuje więc na to, iż tinnitus zniknął. U zwierząt z grupy kontrolnej szumy uszne cały czas były obecne. Gdy naukowcy obserwowali 2 szczury kontrolne i 2 eksperymentalne przez dodatkowe dwa miesiące, u leczonych VNS i dźwiękami osobników korzyści utrzymywały się przez 3,5 miesiąca od potraktowania uszkadzającym słuch hałasem. U szczurów kontrolnych deficyty były nadal zauważalne.
      Badanie kory słuchowej zademonstrowało, że w wyniku terapii neurony powróciły do pierwotnego (zdrowego) stanu. W zestawieniu z innymi metodami kluczowa różnica polega więc na tym, że my nie maskujemy szumów, ale przestrajamy mózg ze stanu, kiedy generuje on tinnitus, do stanu, kiedy tego nie robi. Eliminujemy więc źródło – cieszy się Kilgard.
      Akademicy nadal pracują nad ulepszeniem techniki. Ustalają, ile częstotliwości trzeba optymalnie zestawić ze stymulacją nerwu, jak długo terapia powinna trwać i czy równie dobrze sprawdzi się ona na nowych, jak i utrzymujących się od dawna przypadkach szumów usznych. W najbliższej przyszłości w Europie rozpoczną się pilotażowe testy metody na ludziach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zaburzenia neurologiczne, jak choroba Parkinsona czy epilepsja, są częściowo leczone poprzez głęboką stymulację mózgu. Jednak taka metoda wymaga chirurgicznego wszczepienia implantów. Naukowcy z Washington University poinformowali o opracowaniu nowej techniki precyzyjnego stymulowania wybranych obszarów mózgu za pomocą ultradźwięków. Mogli dzięki niej włączać i wyłączać wybrane neurony, kontrolując motorykę organizmu, bez potrzeby chirurgicznej implementacji urządzenia.
      Zespół pracujący pod kierunkiem profesor Hong Chen wykazał, że możliwe jest aktywacji konkretnych rodzajów neuronów za pomocą indukowanych ultradźwiękami zmian temperatury i genetyki. Twórcy nowej techniki nazwali ją sonotermogenetyką.
      W trakcie naszych badań dostarczyliśmy dowodów na to, że sonotermogenetyka – biorąc na cel głębokie struktury mózgu – wywołuje reakcję behawioralną u swobodnie przemieszczającej się myszy. Sonotermogenetyka może zmienić nasze podejście do badań neurologicznych i ułatwi opracowanie nowych metod rozumienia i leczenia schorzeń mózgu, mówi Chen.
      Najpierw naukowcy, za pomocą wektora wirusowego, dostarczyli do neuronów, wybranych na podstawie cech genetycznych, receptor TRPV1. Następnie za pomocą ultradźwięków o niskiej częstotliwości zmienili temperaturę tych neuronów. Ciepło, o kilka stopni wyższe niż temperatura organizmu, doprowadziło do aktywacji kanału jonowego TRPV1, który zadziałał jak przełącznik umożliwiający aktywowanie i dezaktywowanie neuronów.
      Możemy swobodnie przesuwać urządzenie umieszczone na głowie myszy tak, by brać na cel różne miejsca w mózgu. To nieinwazyjna technika, którą można skalować na większe zwierzęta, w tym na człowieka, mówi Yaoheng Yang, główny autor artykułu.
      Twórcy sonotermogenetyki już teraz zapewniają, że ich technika jest w stanie brać na cel milimetrowej wielkości struktury w całym mózgu, nie czyniąc przy tym żadnej szkody.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Samce i samice nie tylko wykazują różne zachowania seksualne, ale różnice te są ewolucyjnie zaprogramowane, dowiadujemy się z nowych badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Oksfordzkim. Zespół pod kierownictwem doktora Tesuyi Noimy i doktor Anniki Rings wykazał, że układ nerwowy obu płci, pomimo bardzo podobnej budowy, przekazuje różne sygnały samcom, a różne samicom.
      Naukowcy z Wydziału Fizjologii, Anatomii i Genetyki stwierdzili, że samce i samice muszek owocówek, pomimo niezwykle podobnego genomu i systemu nerwowego różnią się głęboko w sposobie inwestowania w strategie rozrodcze, które wymagają odmiennych adaptacji behawioralnych, morfologicznych i fizjologicznych.
      U większości gatunków zwierząt występują międzypłciowe różnice w kosztach reprodukcji. Samice często odnoszą największe korzyści z wydania na świat młodych jak najwyższej jakości, podczas gdy samce często odnoszą korzyści z łączenia się z jak największą liczbą samic. W wyniku ewolucji pojawiły się więc głębokie różnice, służące zaspokojeniu tych potrzeb.
      Uczeni z Oxfordu chcieli odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób różnice w międzypłciowych strategiach rozrodczych objawiają się na poziomie układu nerwowego i jak się mają do ograniczeń fizycznych, w tym ograniczeń dotyczących rozmiaru ciała czy wydatkowania energii, które są spowodowane faktem posiadania przez obie płcie bardzo podobnego genomu.
      Naukowcy odkryli, że w mózgach samic i samców – pomimo podobieństw genetycznych – istnieją różnice w niektórych obszarach mózgu. Pozwalają one na istnienie znacząco odmiennych strategii, pomimo niewielkich różnic w samej architekturze połączeń pomiędzy neuronami.
      Samce muszek owocówek zdobywają samice poprzez odpowiednie zachowania godowe. Zatem w ich strategii rozrodczej dużą rolę odgrywa możliwość gonienia samicy. Dla samic takie zachowania praktycznie nie mają znacznia. W ich przypadku ważny jest sukces potomstwa, a tutaj bardzo ważną rolę odgrywa umiejętność wyboru jak najlepszego miejsca złożenia jaj.
      Brytyjscy uczeni badali różnice w działaniu czterech grup neuronów umieszczonych parami po jednej w każdej z półkul mózgu samców i samic. Odkryli, że połączenia pomiędzy neuronami w tych grupach przebiegają nieco inaczej, w zależności od płci badanego zwierzęcia. Okazało się, że dzięki tym różnicom samce odbierają więcej bodźców wzrokowych, a samice – węchowych. Co więcej, uczeni wykazali, że to właśnie te różnice odpowiadają za różnice w zachowaniu zwierząt. W przypadku samców jest to sterowana wzrokiem zdolność do podążania za samicą, w przypadku samic – zdolność do wspólnego składania jaj w najlepszych miejscach.
      Te niewielkie różnice w połączeniach pomiędzy neuronami pozwalają na istnienie specyficznej dla płci strategii ewolucyjnej. Ostateczny cel tych różnic jest taki sam – odniesienie sukcesu reprodukcyjnego, stwierdzają autorzy badań.
      To pierwsze badania, które wykazały istnienie bezpośredniego silnego związku pomiędzy różnicami w budowie mózgu, a zachowaniami typowymi dla danej płci.
      Wcześniejsze badania na ten temat sugerowały, że istnienie międzypłciowych różnic w przetwarzaniu informacji sensorycznych może prowadzić do zachowań typowych dla płci. Jednak badania te ograniczały się do wykazania istnienia różnic neuroanatomicznych i fizjologicznych, bez udowodnienia ich związku z zachowaniami. My poszliśmy dalej. Powiązaliśmy anatomiczne różnice z charakterystyczną dla płci fizjologią, zachowaniem i rolami płciowymi, mówi profesor Stephen Goodwin, w którego zespole pracują autorzy badań.
      Artykuł A sex-specific switch between visual and olfactory inputs underlies adaptive sex differences in behaviour jest dostępny na łamach Current Biology.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...