Sinirbilim

Yeni Harita Nöronlarımızın Nasıl İletişim Kurduğunu Gösteriyor

Özet: Cleveland Clinic ve OHSU’dan araştırmacılar, beynimizde meydana gelen karmaşık konuşmaların haritasını çıkarmaya yönelik öncü bir teknik ortaya çıkardılar. Bu tür içgörüler, nörolojik hastalığı olan hastalardaki davranışsal değişikliklerin kodunu çözmenin anahtarıdır.

Yenilikçi araç CaMPARI, bilim adamlarının beyin aktivitesine gerçek zamanlı olarak tanıklık etmelerine olanak tanıyor ve aktif nöronları kırmızı, aktif olmayanları ise yeşil olarak işaretliyor. Bu buluş, daha iyi tedavilere ve Alzheimer gibi hastalıkların anlaşılmasına yönelik yollar sunabilir.

Ana unsurlar:

  1. CaMPARI sistemini kullanan çalışma, aktif nöronları kırmızı ve aktif olmayan nöronları yeşil renkte vurgulayarak gerçek zamanlı beyin aktivitesini haritalandırabiliyor.
  2. Bu araştırma Alzheimer hastalığı ve buna bağlı bozukluklardaki davranış ve kişilik değişikliklerini anlamak açısından önemlidir.
  3. Ekibin yakın zamanda Nature Communications’da yayınlanan bulguları, gelişmiş tedavi seçenekleri vaadiyle bilişsel sinir biliminin geleceğini şekillendirme potansiyeline sahip.

Kaynak: Cleveland Kliniği

Cleveland Clinic ve Oregon Sağlık ve Bilim Üniversitesi (OHSU) liderliğindeki bir araştırma ekibi, nörolojik hastalığı olan hastalarda davranış değişikliklerini anlamak için kritik olan, beyin bölümlerinin birbirleriyle nasıl “konuştuğunu” haritalamak için yeni bir yöntem geliştirdi.

Alzheimer hastalığı gibi hastalıklar, hastaların iletişim ve davranış biçimlerini değiştirerek ilişkilerini ve refahlarını etkiler. Cleveland Clinic’ten Hod Dana, PhD, OHSU’da davranışsal sinir bilimci olan PhD Jacob Raber ile farklı görevleri tamamlamak için gereken beyin kısımlarını birbirine bağlayan ve koordine eden elektriksel yolların haritasını çıkarmak için işbirliği yapıyor.

Bu nöronları gösterir.
Karar verme, hafıza oluşturma veya bir görevi tamamlama, hepsi beyin dalgalarını, yani nöron adı verilen hücreleri kullanan sinyal yollarını içerir. Kredi: Nörobilim Haberleri

Dr. Dana, “Alzheimer hastalığı ve buna bağlı bozukluklarda davranış ve kişilik üzerindeki etkiler, beyin fonksiyonundaki değişikliklerden kaynaklanmaktadır” diyor. “Değişikliklerin tam olarak nasıl gerçekleştiğini anlayabilirsek, süreci nasıl yavaşlatacağımızı veya durduracağımızı da çözebiliriz. Davranış değişikliklerinin altında yatan beyin aktivite modellerini kaydetmek, aradaki boşluğu doldurmanın ilk adımıdır.”

Karar verme, hafıza oluşturma veya bir görevi tamamlama, hepsi beyin dalgalarını, yani nöron adı verilen hücreleri kullanan sinyal yollarını içerir. Beyin dalgalarının davranışı ve karar almayı nasıl etkilediğini incelemek için araştırmacılar, nöronların farklı durumlarda organ genelinde “açılıp” “kapandığını” gözlemlediler.

Mevcut teknolojiler, tek tek hücreleri tanımlarken tüm beynin haritasını çıkaramamaktadır. CaMPARI görüntüleri davranış sırasında yakalanabilir ve aktif olan nöronlar kırmızı, aktif olmayan nöronlar ise yeşil olarak vurgulanır.

Test tamamlandıktan sonra kırmızı ve yeşil işaretler birkaç gün boyunca parlak kalır. Bu, araştırmacıların beyinde kırmızının nerede göründüğünü haritalandırarak beyin aktivitesini izlemek için bir dizi görüntü yakalamasına olanak tanır.

Ekip yakın zamanda sonuçları yayınladı. Doğa İletişimi Bilişsel görevleri tamamlarken klinik öncesi modellerde beyin aktivitesini haritalamak için CaMPARI (Kalsiyum modülasyonlu fotoaktive edilebilir oranmetrik entegratör) adı verilen bir kalsiyum sensör sisteminin kullanılması üzerine. Dr. Dana ve Raber, Alzheimer ile ilişkili genlerin öğrenme ve hafızada nöronlarımızın beyinlerimiz aracılığıyla sinyal verme şeklini nasıl etkilediğini görmek için klinik öncesi çalışmada CaMPARI’yı kullanmayı planlıyor.

Dr. Dana ve Raber, sonuçlarından öğrendiklerini hastaların yaşam kalitesini artırabilecek ve daha iyi tedavi seçenekleri sunabilecek testler ve müdahaleler geliştirmek için kullanmayı umduklarını söylüyor.

Dr. Raber, “Artık beyin aktivasyonu ile bilişsel performans arasındaki ilişkiyi benzeri görülmemiş bir düzeyde inceleme yeteneğine sahibiz” diyor.

“Bunlar, bu değişiklikleri tersine çevirmek ve nörolojik durumlardan etkilenenlerde bilişsel performansı iyileştirmek için stratejiler geliştirmenin ilk adımlarıdır. Davranışsal ve bilişsel sinirbilimin geleceği parlak görünüyor.”

Finansman: Bu çalışma NIH R21AG065914 ve U01NS123658 tarafından finanse edildi.

Bu sinirbilim araştırma haberi hakkında

Soyut

Serbestçe hareket eden farelerde hücresel çözünürlükte nöronal aktivitenin büyük ölçekli kaydı

Tek hücreli çözünürlükte davranan farelerden büyük ölçekli nöronal aktiviteyi kaydetmeye yönelik mevcut yöntemler, ya fare kafasının mikroskop altında sabitlenmesini ya da hayvanın kafatasına bir kayıt cihazının bağlanmasını gerektirir.

Bu seçeneklerin her ikisi de hayvan davranışını ve dolayısıyla kaydedilen beyin aktivite modellerini önemli ölçüde etkiler.

Burada, CaMPARI adı verilen bir kalsiyum sensörünü kullanarak serbestçe hareket eden farelerden tek hücreli kortikal aktivite haritalarının anlık görüntülerini elde etmek için farklı bir yöntem sunuyoruz. CaMPARI, 400 nm ışıkla aydınlatıldığında aktif nöronların içindeki rengini geri dönülemez şekilde yeşilden kırmızıya değiştirme gibi benzersiz bir özelliğe sahiptir.

Farenin kafasına herhangi bir kafa sabitlemesi, bağlama veya minyatürleştirilmiş bir cihaz takmadan korteks çapında aktivite kaydını göstermek için bu özellikten yararlanıyoruz. Fare bir dizi davranışsal ve bilişsel test gerçekleştirirken birden fazla kortikal bölge kaydedildi.

Motor ve somatosensoriyel kortekslerde göreve bağlı aktivite kalıpları belirledik; motor korteksin alt bölgeleri arasında önemli farklılıklar ve çeşitli aktivite modelleri ve görev parametreleri arasındaki korelasyonlar vardı.

Bu CaMPARI tabanlı kayıt yöntemi, minimum düzeyde kısıtlayıcı deneysel koşullar altında serbestçe hareket eden ve davranan farelerden nöronal aktiviteyi kaydetme yeteneklerini genişletir ve şu anda başka türlü erişilemeyen büyük ölçekli hacimsel veriler sağlar.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/neuron-mapping-neuotech-25139/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu