Serotonino specifinis receptorius gali nustatyti, kaip svarbūs regos dirgikliai yra suvokiami. Tai paaiškina tam tikrų vaistų poveikį ir gali padėti suprasti psichikos ligas.
Signalai mūsų smegenyse ne visada apdorojami vienodai: kai kurie receptoriai moduliuoja šiuos mechanizmus, įvairiais būdais paveikdami mūsų nuotaiką, suvokimą ir elgesį. Vienas iš jų yra 5-HT2A receptorius, turintis neseniai atrastą unikalią savybę: jis slopina gaunamą vaizdinę informaciją, suteikdamas mūsų smegenims daugiau erdvės vidiniams procesams ir interpretacijoms.
Šis tyrimų grupės iš Rūro universiteto Bochumo (Vokietija) atradimas taip pat galėtų padėti paaiškinti tokių vaistų, kaip LSD, poveikį. Kai šis receptorius per daug aktyvuojamas, išorinis sensorinis įvestis yra slopinamas, o smegenys sukuria daugiau vidinių vaizdų.
„Šiek tiek panašu, kad mūsų smegenys vis dažniau kalbasi su savimi“, – aiškina profesorius Dirkas Jancke. Išvados, paskelbtos m Gamtos komunikacijos 2024 m. rugsėjo 14 d. suteiksime naujų įžvalgų apie mūsų suvokimą ir psichikos sutrikimus.
Serotonino receptorių džiunglėse
Receptoriai tarpininkauja perduodant informaciją tarp nervų ląstelių. Serotonino išsiskyrimas keičia nervų ląstelių veiklą visose smegenyse. Galima išskirti mažiausiai 14 serotonerginių receptorių tipų.
„Padėtis ypač sudėtinga, nes šie receptoriai gali būti ir slopinantys, ir aktyvuojantys“, – sako Jancke. „Be to, jie yra išreikšti skirtingais ląstelių tipais, kurie savo ruožtu turi abipusį slopinamąjį arba sužadinantį poveikį visam tinklui.”
Šviesos naudojimas prieš tamsą smegenyse
Todėl tirti receptorių poveikį smegenyse nėra paprasta užduotis. Įprasti farmakologiniai metodai neuroniniame tinkle esančių receptorių funkcijai išsiaiškinti yra riboti. Paprastai jie nėra pakankamai konkretūs ir, svarbiausia, veikia lėčiau.
Todėl profesoriaus Stefano Herlitze vadovaujama tyrimų grupė sukūrė alternatyvius metodus. Šviesai jautrūs receptorių baltymai įvedami į nervų ląsteles naudojant virusus. Šviesai jautrūs receptorių baltymai yra genetiškai modifikuoti taip, kad galėtų imituoti pasirinkto tipo receptorių funkcijas.
Tai leidžia tiksliai ir per milisekundes įjungti ir išjungti pasirinktą receptorių tipą kaip šviesos jungiklį. Šiuo tikslu pelėms implantuojamos itin plonos optinės skaidulos, kurios per LED valdymą tiekia norimo bangos ilgio šviesą į atitinkamą smegenų sritį.
5-HT2A receptoriai reguliuoja jautrumą jutimo įvestims
Taikydami šį metodą mokslininkai atrado, kad 5-HT2A receptorius selektyviai slopina gaunamos vaizdinės informacijos stiprumą. „Nuostabu, kad tai atsitinka neslopinant kitų lygiagrečių procesų“, – teigia tyrimo vadovė dr. Ruxandra Barzan.
Taigi smegenys sumažina dabartinio jutimo įvesties svarbą vidinės komunikacijos ir interpretacijos procesų naudai. „Tai reiškia, kad atradome mechanizmą, kuris reguliuoja gaunamos informacijos svarbą“, – sako Barzanas.
Suprasti haliucinacijas, kurti gydymo metodus
Todėl, anot Jancke, haliucinacijos, sukeltos vaistų, tokių kaip LSD, gali būti interpretuojamos kaip savęs dialogo forma. „Per aktyvumą 5-HT2A receptorius slopina išorinę jutimo varomąją veiklą, o smegenys sukuria suvokimą, nepriklausomą nuo išorinių dirgiklių.
Sveikose smegenyse serotoninas vienu metu aktyvuoja skirtingus receptorių tipus, o tai užtikrina, kad informacijos srautas būtų pasvertas subalansuotai. Sergant psichikos ligomis ši pusiausvyra gali būti sutrikdyta.
Tyrėjai tikisi, kad jų naujausios išvados galėtų prisidėti prie naujų gydymo būdų, kuriuose specialiai atrinkti receptoriai aktyvuojami mažomis dozėmis, kad būtų atkurta tokia pusiausvyra, kūrimo.
Pavyzdžiui, psichodeliniai vaistai, kurie selektyviai veikia 5-HT2A receptorius, gali būti naudojami gydymo tikslais prižiūrint gydytojui ir tam tikrose mokymosi situacijose, siekiant kompensuoti nenormalų receptorių aktyvavimo disbalansą ilgalaikėje perspektyvoje.
Dirbtinis intelektas susitinka su neurobiologija
Norėdami geriau suprasti sudėtingą skirtingų ląstelių tipų ir smegenų receptorių sąveiką, mokslininkai naudojo kompiuterinius modelius, kurie supaprastina pagrindines neuronų grandinių savybes. Jie išbandė hipotezę, kad receptorius rodo pastebėtus efektus tik tada, kai jis aktyvuojamas vienu metu ir slopinančiose, ir sužadinimo nervų ląstelėse.
Šią hipotezę patvirtino jų modelis. Profesoriaus Sen Cheng vadovaujama tyrimų grupė savo modeliavime nustatė, kad tik tuo pačiu metu vykstantis receptorių aktyvinimas slopinančiose ir sužadinimo ląstelėse sukelia tinklo sąveiką, kuri atkartoja eksperimentinius rezultatus.