Відновлення пластичності мозку за допомогою світла і кетаміну

Новий метод може в майбутньому бути застосований в терапії посттравматичного розладу і безлічі інших хвороб.

Чи можете ви згадати запах квітів у саду вашої бабусі або мелодію, яку завжди насвистував дідусь? Деякі дитячі спогади, здається, зафіксувалися у вашому мозку. Насправді, існують критичні періоди, протягом яких мозок засвоює і зберігає глибокі когнітивні звички і спогади. Структура, що відповідає за їх збереження, називається перинейрональною мережею.

Ця позаклітинна структура обволікає певні нейрони, тим самим стабілізуючи існуючі синаптичні зв'язки між ними і запобігаючи утворенню нових. Але що якби ми могли видалити перинейрональну мережу і відновити адаптивність мозку? Нейробіологиня Сандра Зігерт (Sandra Siegert) і її дослідницька група в Інституті науки і технологій Austria виявили і описали два багатообіцяючих методи, що дозволяють це зробити.

Все почалося чотири роки тому, коли дослідники дали мишам кетамін і помітили, що він впливає на реактивність мікроглії. Мікроглія зазвичай розглядається як імунні клітини мозку. Однак останні дослідження показали, що вона також взаємодіє з нейронами. Реактивні клітини мікроглії здатні поглинати синапси і навіть цілі нейрони, що часто спостерігається на пізніх стадіях хвороби Альцгеймера.

- Сильна реакція мікроглії на кетаміновий наркоз здивувала нас. Але ми не бачили ні синапсів, ні зникнення мертвих нейронів. Тому ми були спантеличені, чим же насправді харчуються клітини мікроглії,

пояснює Алессандро Вентуріно (Alessandro Venturino), провідний автор дослідження.

Виявилося, що це харчування - перинейрональна мережа, яка захищає і стабілізує зв'язки між нейронами.

Дослідники дали мишам ще три дози кетаміну і побачили значну втрату перинейрональної мережі в їх мозку. Знадобилося сім днів, щоб вона відновилася.

Нейрони спілкуються, посилаючи один одному електричні імпульси. Вони координуються і створюють хвилі сигналів - так звані мозкові хвилі, - на які може впливати зовнішня сенсорна інформація, наприклад, світло, що потрапляє в очі.

- Раніше було показано, що світло, яке мерехтить 40 разів на секунду - з частотою 40 герц - може стимулювати мікроглію до видалення бляшок при хворобі Альцгеймера. Але це не видаляло перинейрональну мережу,

пояснює Вентуріно.

Але коли вчені помістили мишей в бокси зі світлом, що мерехтить 60 разів на секунду, це дало такий же ефект, як і лікування кетаміном.

Вже існуючі способи видалення перинейрональної мережі тривалі і надзвичайно інвазивні. Терапія високою дозою кетаміну, а тим більше 60-герцове опромінення мерехтливим світлом набагато нешкідливіше. Тому вони можуть відкрити нові підходи до лікування людей.

Як тільки блокування перинейрональної мережі в мозку слабшає, нейрони знову стають чутливими до нових вхідних сигналів, і можуть утворюватися нові синапси. Відновлюючи пластичність, можна, наприклад, потенційно переписати травматичний досвід і лікувати посттравматичний стресовий розлад.

- Але ми дуже обережні, тому що в цей період становлення також може статися щось травмуюче,

каже Зігерт.

Ще одна тема, яку дослідники хочуть вивчити, - молекулярні механізми, що стоять за їх відкриттям і досі не до кінця зрозумілі.