Neue Bildgebungstechnik könnte Einblick in psychiatrische Störungen geben

Eine neue Art, Bilder aufzunehmen und zu überwachen, wie sich Gehirnzellen miteinander organisieren, um bestimmte Verhaltensweisen zu delegieren, wurde von einem Team von Neurowissenschaftlern entdeckt und könnte möglicherweise Informationen über Krankheiten wie Autismus und Zwangsstörungen identifizieren.
Die neue Bildgebungstechnik basiert auf der Erkennung von Kalziumionen in Neuronen und könnte verfolgen, wie Schaltkreise im Gehirn solche Funktionen ausführen, wie zum Beispiel das Erkennen eines Geruchs oder das Anregen von Bewegungen.
Frühere Forschungen haben uns gezeigt, dass die Bildgebung im Gehirn zur Entdeckung psychiatrischer Störungen wie Autismus führen kann. MEG-Geräte wurden verwendet, um die Magnetfelder eines Kindergehirns zu analysieren.
Senior Autor Guoping Feng, und seine Mitarbeiter, deren Artikel in veröffentlicht wurde Neuron, sagen:

"Um psychische Störungen zu verstehen, müssen wir Tiermodelle untersuchen und herausfinden, was im Gehirn geschieht, wenn sich das Tier abnormal verhält. Dies ist ein sehr wirksames Werkzeug, das uns wirklich helfen wird, Tiermodelle dieser Krankheiten zu verstehen und zu studieren funktioniert normal und in einem kranken Zustand. "

Alle Arten von Gehirnfunktionen benötigen viele verschiedene Neuronen in getrennten Teilen des Gehirns, um Informationen miteinander auszutauschen. Sie erreichen diese Kommunikation, indem sie elektrische Signale senden, die einen Einstrom von Kalziumionen in aktive Zellen auslösen.
Die Forscher verwendeten Farbstoff, der an Calcium bindet, um Bilder der neuralen Aktivität in Neuronen aufzunehmen. Obwohl das Gehirn Tausende von Zelltypen hat, von denen jeder seine eigene Funktion hat, wird der Farbstoff unabhängig von der Art von allen Zellen absorbiert, was es unmöglich macht, Kalzium in spezifischen Zelltypen mit diesem Ansatz zu identifizieren.
Um dieses Problem zu umgehen, hat das MIT-Lead-Forscherteam ein Calcium-Imaging-System entwickelt, das auf bestimmte Zelltypen abzielt und ein grün fluoreszierendes Protein (GFP) verwendet. GFP wurde zuerst von Junichi Nakai von der Saitama Universität in Japan hergestellt und wurde aktiv, wenn es mit Calcium gebunden wurde. Loren Looger vom Howard Hughes Medical Institute, ein Autor der vorliegenden Arbeit, modifizierte das Protein und gab ihm ein Signal, das stark genug war, um es in lebenden Tieren zu verwenden.
Die Forscher haben dann Mäuse gentechnisch verändert, um dieses Protein in einer Art von Neuronen, die als Pyramidenzellen bekannt sind, zu demonstrieren, indem man das Gen mit einem regulatorischen DNA-Muster vergleicht, das nur in diesen Zellen aktiv ist.
Mit Hilfe der Zwei-Photonen-Mikroskopie konnten die Forscher die Zellen mit hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung erfassen und so pyramidale Zellen lokalisieren, die aktiv sind, während das Gehirn sich einer bestimmten Aufgabe widmet oder auf einen bestimmten Stimulus reagiert.
In dieser speziellen Studie waren die Autoren in der Lage, die Zellen im somatosensorischen Kortex zu identifizieren, die zu der Zeit beginnen, wenn die Whiskers einer Maus berührt werden, sowie die Riechzellen, die auf bestimmte Gerüche reagieren.
Das Team entwickelt jetzt Mäuse, die die Calcium-sensitiven Proteine ??zeigen, und auch Symptome von Zwangsstörungen und autistischen Verhaltensweisen zeigen. Sie werden dann diese Mäuse verwenden, um nach Neuronenzündzyklen zu suchen, die sich von denen normaler Mäuse unterscheiden. Dies kann dabei helfen herauszufinden, was genau auf der zellulären Ebene schief geht, und einen Einblick in physikalische Begriffe über diese Krankheiten zu geben.
Feng sagt:

"Im Moment wissen wir nur, dass Defekte in der Neuron-Neuron-Kommunikation eine Schlüsselrolle bei psychiatrischen Erkrankungen spielen. Wir kennen die genaue Art der Defekte und die spezifischen Zelltypen nicht. Wenn wir wüssten, welche Zelltypen abnormal sind, könnten wir finde Wege, unnormale Zündmuster zu korrigieren. "

Das MIT-Team plant die Zusammenarbeit mit der Optogenetik, um bestimmte Nervenzellen ein- und auszuschalten.
Indem sie bestimmte Zellen auslösen und dann die Reaktion in den Zielzellen beobachten, können sie die Gehirnschaltkreise genau kartografieren.
Geschrieben von Kelly Fitzgerald