Neuroteaduste Instituudi meeskond, mis on ühine keskus CSIC ja Elche Miguel Hernándezi ülikoolTeadlased on esmakordselt kirjeldanud ajuühendust, mis on oluline orienteerumiseks ja asjade asukoha meeldejätmiseks. Hiirtel läbi viidud uuring keskendub hipokampusele, mis on võtmestruktuur ... mälu ja orientatsioonja näitab, kuidas selle kaks ajupoolkera suhtlevad ruumilise mälu toetamiseks.
Tulemused avaldati ajakirjas Cell ReportsSamuti viitavad nad otsesele seosele psühhiaatriliste häiretega, näiteks skisofreeniaga. Kui seda ahelat loommudelis muudetakse mutatsiooniga, mis on samaväärne inimese 22q11.2 deletsiooniga, süvenevad ruumilise mälu probleemid ja väheneb ajupoolkerade vaheline kommunikatsioon, mis võib aidata paremini mõista teatud kognitiivsete defitsiitide päritolu.
Sild ajupoolkerade vahel hipokampuses
Hipokampust, mis asub sügaval oimusagaras, peetakse üheks mälu ja orienteerumise jaoks olulised ajupiirkonnadKuigi oli teada, et see sekkub mälu kujunemine ja mõttekaardid Keskkonnast, sellest, kuidas selle kaks poolt omavahel suhtlevad, et neid funktsioone koordineerida, teati palju vähem.
Neuroteadlase juhitud grupp Felix LeroyNeuroteaduste Instituudi tunnetus- ja sotsiaalse interaktsiooni labori juhataja on tuvastanud otsese tee hipokampuse mõlema poole vahel. Täpsemalt on nad täheldanud, et parema poolkera CA1 piirkonna neuronid saadavad projektsioone vasaku poolkera hipokampuse formatsiooni alumisse ossa, nn subikulumi.
See projektsioon toimib meeskonna sõnul järgmiselt tõeline interhemisfääriline neuronaalne "sild"Sel viisil saab hipokampuse ühe poole ruumilist informatsiooni integreerida teise poole omaga, mis võimaldab luua sidusa keskkonnakaardi. Ilma nende ühendusteta väheneb poolkerade vaheline andmevoog ja ruumis orienteerumise võime on häiritud.
Teadlane Noelia Sofía de León ReyesUuringu esimene autor selgitab, et see neuronite komplekt võimaldab signaalide kombinatsiooni, mis on vajalik selleks, et teada saada, "kus me oleme ja kuhu me liigume". Subikulum, mis neid projektsioone vastu võtab, on hipokampuse peamine väljundpiirkond, mistõttu on see ring ruumilise teabe haldamiseks strateegiliselt paigutatud.
Kuni praeguseni, spetsiifilised ühendused, mis vahendavad ajupoolkerade vahelist suhtlust Need mälupiirkonnad olid suures osas seni kaardistamata territoorium. Seega pakub see uuring puuduva struktuuritüki puslest, mis käsitleb aju kahe poolkera koordineerimist keerukate kognitiivsete ülesannete täitmisel.
Asukohtade meeldejätmiseks ja orienteerumiseks on vaja ringrada
Selleks, et testida, kas see ajupoolkerade vaheline „sild” on ruumilise mälu jaoks tõepoolest oluline, kasutas meeskond järgmiste meetodite kombinatsiooni: Neuraalse jälgimise tehnikad ja optogeneetilised tööriistadNeuraalne jälgimine võimaldas neil jälgida projektsioonide teed paremast CA1-st vasakule subikulumile. Optogenetika omakorda andis neile võime aktiveerida või vaigistada teatud neuronirühmi valguse abil.
Tänu sellele lähenemisviisile suutsid teadlased blokeerib selektiivselt poolkeradevahelist ühenduvust hiirtel ja jälgida, kuidas nende käitumine erinevates kognitiivsetes testides muutus. Kui vooluring katkes, ilmnesid loomadel raskused mäleta esemete asukohta ja teha otsuseid ülesannetes, mis nõudsid ruumilise mälu kasutamist.
Nendes testides pidid hiired toetuma keskkonna põhiaspektid et valida marsruute või leida elemente, mille asukoha nad olid eelnevalt teada saanud. Parempoolse CA1 ja vasaku alamkeha vahelise kommunikatsiooni summutamisega vähenes nende otsuste täpsus märkimisväärselt, mis näitab, et vooluring on funktsionaalne komponent, mitte lihtsalt varujuhtmestik.
Huvitaval kombel on ka teisi võimeid, näiteks ärevusreaktsioon või objektide äratundmine, Need jäid praktiliselt terveksSee detail on oluline, sest see viitab sellele, et avastatud rada on spetsialiseerunud ruumilisele mälule, mitte ei mõjuta üldiselt mitmeid kognitiivseid protsesse.
Leroy sõnul näitab avastus, et see närvirada on „vajalik põhiliste kognitiivsete funktsioonide jaoks“, eriti nende jaoks, mis võimaldavad meil teada, kus me oleme ja kuidas konkreetsesse punkti jõuda. Praktikas oleks see üks mehhanismidest, mis toetab meie ümbritseva maailma „mentaalset kaarti“.
Seos skisofreenia ja 22q11.2 deletsiooniga
Lisaks tervete hiirte ahela analüüsimisele uurisid teadlased selle funktsiooni hiiremudelis, kus oli inimese 22q11.2 deletsiooniga samaväärne geneetiline muutusSee mikrodeletsioon on seotud inimestega, kellel on suurenenud risk skisofreenia ja teiste neuropsühhiaatriliste häirete tekkeks.
Nende loomade puhul täheldas meeskond mitte ainult märkimisväärsed raskused ruumilise mälu testidesaga ka hipokampuses interhemisfääriliste ühenduste selge vähenemine. See tähendab, et parema CA1 ja vasaku subikulumi vaheline "sild" tundus olevat kahjustatud võrreldes hiirtega, kellel ei olnud geneetilisi muutusi.
Andmed näitavad, et kui see ring on häiritud, mõjutab see ka orienteerumis- ja asukohtade meeldejätmise võimet. See korrelatsioon kinnitab hüpoteesi, et a Üks teguritest võib olla poolkeradevaheline lahtiühendamine mis aitavad kaasa teatud psühhiaatriliste häiretega kaasnevatele kognitiivsetele probleemidele.
Uuring näitas ka, et kuigi geneetiline muutus esineb mõlema soo esindajatel, Meestel esines märgatavamaid puudujääke mõnes ruumilise mälu ülesandes. See nüanss viitab võimalikele haavatavuse erinevustele soo järgi, mis on aspekt, mida võiks haiguse riski ja progresseerumise edasistes uuringutes arvesse võtta.
Kokkuvõttes asetavad need tulemused selle vooluringi võimalikuks Seos geneetiliste muutuste, aju organisatsiooni ja kognitiivsete sümptomite vahelSeda ei peeta veel iseenesest diagnostiliseks markeriks, vaid pigem paljulubavaks eesmärgiks, et mõista, miks teatud patsientidel ilmnevad ruumilise informatsiooni orientatsiooni ja käitlemise spetsiifilised muutused.
Loommudelitest tulevaste kliiniliste rakendusteni
Autorid rõhutavad, et see töö on täielikult teostatud loommudelites, täpsemalt hiirtelSiiski osutavad nad potentsiaalsetele rakendustele inimestel keskpikas ja pikas perspektiivis. Üks uurimissuundadest, mida nad kõige huvitavamaks peavad, on seda tüüpi seoste uurimine täiustatud neurokuvamistehnikate, näiteks traktograafia abil koos ... kognitiivsed testid keskendunud ruumilisele mälule.
Kui inimestel kinnitataks sarnaste radade olemasolu hipokampuse homoloogsete piirkondade vahel, saaks läbi viia täiendavaid uuringuid. hindamisprotokollid, mis integreerisid aju kuvamise ja orientatsioonitestidSel viisil oleks võimalik tuvastada skisofreenia või muude neuropsühhiaatriliste häirete kõrge riskiga inimestel varases evolutsioonisõltuvuse mustrid.
See töö avab ukse ka uurimisele, kas neid ahelaid tugevdatakse või moduleeritakse farmakoloogiliste sekkumiste, aju stimulatsiooni või ... abil. kognitiivsed treeningprogrammid, võib leevendada mõningaid nende patoloogiatega seotud ruumilisi defitsiitePraegu jäävad need võimalused baasuuringute valdkonda, kuid need aitavad suunata tulevasi uurimissuundi.
Üldisemal tasandil aitab see leid määratleda, kuidas aju hajutatud võrkudes infot integreerib. Teadmine, millised ühendused toetavad konkreetseid funktsioone, võimaldab meil ajufunktsiooni mudelite täiustamine mida neuroloogid, psühhiaatrid ja psühholoogid kasutavad sümptomite tõlgendamisel ja ravistrateegiate väljatöötamisel.
Euroopa vaatenurgast toetavad sellised uuringud nagu see, mis on välja töötatud juhtivas keskuses nagu CSIC-UMH Neuroteaduste Instituut, rolli Hispaanias läbi viidud neuroteaduse uuringud rahvusvahelises kontekstis. Uuring on kooskõlas selliste programmide nagu Horisont 2020 prioriteedid, mis keskendub aju ja selle häirete paremale mõistmisele.
Koostööprojekt Hispaania ja rahvusvahelise margiga
Uuring sai teoks tänu mitme spetsialiseeritud rühma koostööle. Lisaks Félix Leroy meeskonnale Neuroteaduste Instituudis osalesid selles järgmised isikud: Marta Nieto labor Riiklikus Biotehnoloogia Keskuses (CNB-CSIC), kus De León Reyes alustas doktorikraadi ajal osa hipokampuse interhemisfääriliste ühenduste uurimistööst.
Rahvusvahelisel tasandil on uuringul panus Joseph A. Gogos Columbia ülikoolist (Ameerika Ühendriigid), Df16(A) hiiremudeli looja, mis reprodutseerib 22q11.2 mikrodeletsiooni. Tema kogemused on olnud võtmetähtsusega viiruslike tööriistade rakendamisel, mis on loodud närviahelate täpseks manipuleerimiseks ja analüüsimiseks.
Teadlane Cristina García FrigolaCSIC-UMH Neuroteaduste Instituudi teadlased on osalenud ka viiruslike tehnikate väljatöötamises, mida kasutatakse CA1 ja subikulumi vaheliste projektsioonide visualiseerimiseks ja moduleerimiseks. Üldiselt integreerib töö neuroanatoomia, optogeneetika, geneetika ja käitumusanalüüsi lähenemisviise ühte eksperimentaalsesse disaini.
Projekt on osa algatusest Motiveeritud käitumine, mida rahastab Euroopa Teadusnõukogu (ERC) programmi „Horisont 2020“ raames. Lisaks on see saanud toetust riiklikult teadusagentuurilt – teadus-, innovatsiooni- ja ülikooliministeeriumilt Severo Ochoa programmi kaudu, samuti Valencia valitsuselt, „la Caixa“ fondilt, Severo Ochoa fondilt ja Ameerika Ühendriikide riiklikult vaimse tervise instituudilt (NIMH).
See riikliku ja rahvusvahelise rahastamise võrgustik peegeldab kasvavat huvi mõista, kuidas Väikesed erinevused teatud vooluringides võivad avaldada sügavat mõju käitumisele ja tunnetusele. Ruumimälu, mida sageli peetakse igapäevaseks ja peaaegu automaatseks oskuseks, ilmneb siin poolkerade vahelise peene ja väga hästi koordineeritud ajuarhitektuuri tulemusena.
Lühidalt, selle paremat CA1 vasaku subikulaadiga ühendava ahela avastamine seab terava fookuse järgmisele: ruumilise mälu võtmesõlm ja selle seos selliste häiretega nagu skisofreeniaHispaania uuring, mis kirjeldab nii hipokampuse anatoomiat kui ka funktsiooni loommudelites, annab kindla aluse edasistele uuringutele inimestega, et uurida, kuidas hipokampuse poolkerade vahelised ühendused on seotud meie orienteerumisvõime, kohtade meeldejätmise ja mõnel juhul ka teatud vaimuhaiguste korral esinevate kognitiivsete probleemide selgitamisega.
