В Японии разработали новый метод визуализации D-PSCAN для малоинвазивного, широкопольного и высокоточного сканирования ядра одиночного пути (NTS) у живых мышей. Эта технология дает возможность детально изучать активность NTS и открывает широкие перспективы для углубленного понимания взаимодействия мозга, тела и разума, а также для разработки новых методов лечения психических и неврологических расстройств.
Взаимодействие мозга и тела
Коммуникация между мозгом и внутренними органами играет фундаментальную роль в регуляции эмоций и поддержании психического здоровья. NTS в стволе мозга служит ключевым узлом, обеспечивающим это взаимодействие через блуждающий нерв. Однако из-за глубокого расположения NTS его изучение in vivo долгое время оставалось непростой задачей.
Малоинвазивный метод
Авторы D-PSCAN (Double-Prism-based brainStem imaging under Cerebellar Architecture and Neural circuits) представили свою разработку в журнале Cell Reports Methods. Технология основана на использовании двойной микропризменной системы, которая аккуратно имплантируется между мозжечком и стволом мозга, обеспечивая широкий и детальный обзор NTS без нарушения функций мозжечка.
«Главная сложность в изучении NTS — его расположение под мозжечком, что затрудняет наблюдение у живых организмов. Ранее для доступа к NTS приходилось удалять мозжечок, но это создавало серьезные ограничения, поскольку он не только отвечает за координацию движений, но и играет важную роль в регуляции эмоций. Поэтому нам был нужен метод, позволяющий исследовать NTS, не затрагивая мозжечок», — пояснил Масакадзу Агетсума из Национального института физиологических наук.
В реальном времени
Работу D-PSCAN проверили, изучив реакцию NTS на электрическую стимуляцию блуждающего нерва, который передает сигналы от внутренних органов. Ученые определили пороги интенсивности стимуляции, необходимые для активации нейронов NTS, а также обнаружили, что разные параметры стимуляции вызывают различные паттерны нейронной активности — от сенсибилизации до торможения.
Стимуляция блуждающего нерва (VNS) уже применяется в лечении лекарственно-устойчивой эпилепсии и исследуется как потенциальный метод терапии депрессии и других психических расстройств. Полученные данные будут полезны для оптимизации параметров VNS в клинической практике.
Кроме того, D-PSCAN помог оценить реакцию NTS на гормон холецистокинин, который выделяется после приема пищи. В результате удалось зафиксировать естественную активность NTS, который считается начальной точкой управления аппетитом.
Что дальше
«Взаимодействие мозга и тела критически важно для регуляции эмоций, и его углубленное изучение может привести к прорыву в лечении нейропсихиатрических расстройств и улучшению психического благополучия, — рассчитывает Агетсума. — D-PSCAN открывает новые возможности для исследования взаимосвязи мозга, тела и разума и станет ценным инструментом как для фундаментальной нейробиологии, так и для клинических применений».
По его словам, значение этой работы выходит за рамки изучения эмоций: NTS получает сигналы от сердца, кишечника и других органов, участвуя в регуляции аппетита, метаболизма и даже микробиоты.
Нейробиологи нашли в стволе мозга переключатель фаз сна
Разработан гибкий нейроимплант в ствол мозга для восстановления слуха