Большая часть сенсорной информации из внешнего мира, включая зрение, прикосновение и звук, собирается в области мозга, называемой таламусом. Затем таламус передает сигналы в кору головного мозга, самый внешний слой мозга, отвечающий за высшие процессы, такие как принятие решений.«Ретикулярный таламус действует как ворота, которые фильтруют информацию от таламуса и отправляют сигналы в кору», — объяснила Жанна Паз, доктор философии, помощник исследователя в Гладстоне и старший автор нового исследования. «Вы можете думать об этом как об операторе коммутатора 1950-х годов, который переводил входящие вызовы нужным абонентам».Ретикулярный таламус выполняет несколько функций, включая внимание, восприятие и сознание.
Нарушения в этой области могут привести к припадкам и психическим расстройствам, таким как шизофрения и синдром дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ). Однако мало что известно о том, как нейроны в этой области мозга действуют как привратники.
«До нашего исследования считалось, что ретикулярный таламус состоит из одного типа нейронов», — сказала Александра Клементе, аспирантка лаборатории Паза и первый автор исследования. «Мы не имели четкого представления о том, как клетки в ретикулярном таламусе могут выполнять различные функции этой области мозга. Теперь мы показали на мышах, что ретикулярный таламус содержит по крайней мере два разных типа нейронов, каждый из которых имеет отличительные свойства, роли. , и местоположения ".Два основных типа нейронов можно дифференцировать, поскольку они продуцируют разные белки, парвальбумин (PV) или соматостатин (SOM). Эти типы клеток были широко изучены в других областях мозга, но не в ретикулярном таламусе.
«Важно отметить, что мы обнаружили, что два типа клеток контролируют разные функции мозга», — сказал Паз, который также является доцентом неврологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско. «Мы обнаружили, что клетки PV участвуют в ощущении и могут быть нацелены на контроль припадков. Напротив, клетки SOM участвуют в познании и эмоциях, а дисфункции этих клеток могут способствовать развитию СДВГ и шизофрении».Благодаря инструментам оптогенетики, технологии, которая использует свет для управления активностью клеток, команда Паза смогла специально нацелить и изучить каждый из различных типов клеток на моделях мышей.«Вместе с моими коллегами по лаборатории Стефани Макинсон и Брайаном Хигашикубо мы разработали исследования для изучения припадков», — добавил Клементе. «Наши результаты показали, что нацеливание на клетки PV может нарушить судороги, тогда как нацеливание на клетки SOM не имело никакого эффекта.
Это открытие укрепило представление о том, что в дополнение к их различным физиологическим функциям, два типа клеток играют очень разные роли в заболевании».Благодаря совместным усилиям ученые также впервые подтвердили, что и PV, и SOM-клетки существуют в ретикулярном таламусе человека.
«Теперь, когда мы подтвердили актуальность наших результатов для человека, наша будущая цель состоит в том, чтобы лучше понять роль различных типов клеток в психиатрических и неврологических расстройствах и определить, действительно ли нацеливание на эти клетки может помочь в лечении припадков», — заключил Паз. . «Взаимодействие между двумя типами нейронов может также помочь объяснить наличие припадков у пациентов с шизофренией, деменцией и некоторыми формами аутизма».