Didėjančio skaičiaus laboratorijų tyrimai nustatė neurologinę sveikatą, nes žmogaus savanoriai ar gyvūnų modeliai atskleidžia šviesos, garso ir (arba) lytėjimo stimuliaciją smegenų „gama“ dažnio ritme 40Hz. Naujausiame tokiuose „Picower“ mokymosi ir atminties instituto bei Alana Down sindromo centro tyrime mokslininkai nustatė, kad 40Hz jutimo stimuliacija pagerino pažinimo ir grandinės ryšį ir skatino naujų neuronų augimą pelėms, genetiškai sukurtoms modeliuoti Downo sindromą.
Li-huei tsai, MIT „Picower“ profesorius ir naujojo tyrimo vyresnysis autorius PLOS vienassakė, kad rezultatai yra vilčių teikiantys, tačiau taip pat perspėjo, kad norint patikrinti, ar metodas, vadinamas genties (gama įsitraukimui naudojant jutimo stimuliaciją), reikia suteikti klinikinę naudą žmonėms, sergantiems Dauno sindromu. Jos laboratorija pradėjo nedidelį tyrimą su MIT savanoriais su žmonėmis.
„Nors šis darbas pirmą kartą parodo teigiamą genties poveikį Dauno sindromui, naudojant netobulą pelių modelį, turime būti atsargūs, nes dar nėra duomenų, rodančių, ar tai taip pat veikia ir žmonių, – sakė Tsai, nukreipiantis„ Picower “institutą ir Alanos centrą, ir yra MIT smegenų ir kognityvinių mokslų narys.
Vis dėlto, pasak jos, naujai paskelbtame straipsnyje pateikiami įrodymai, kad gentis gali skatinti plačią, atkuriamą, „homeostatinį“ sveikatą smegenyse, tarp daugybės įvairių patologijų. Daugelyje genties tyrimų buvo nagrinėjama Alzheimerio liga žmonėms ar pelėms, tačiau kiti rado naudos iš stimuliacijos tokioms ligoms kaip „chemo smegenys“ ir insultas.
Dauno sindromo nauda
Tyrimo metu tyrimų komanda, kuriai vadovauja postdoc MD Rezaul Islam ir buvęs absolventas Brennanas Jacksonas, dirbo su dažniausiai naudojamu „TS65DN“ Dauno sindromo pelės modeliu. Modelis pakartoja pagrindinius sutrikimo aspektus, nors jis tiksliai neatspindi žmogaus būklės, kurią sukelia papildoma 21 chromosomos kopija.
Pirmajame eksperimentų rinkinyje „Straipsnyje“ komanda rodo, kad valandą per dieną 40 Hz šviesos ir garso ekspozicija tris savaites buvo susijusi su reikšmingais trijų standartinių trumpalaikių atminties testų patobulinimais-dviem, apimančiais naujoviškumą nuo žinomumo ir vienos, apimančios erdvinę naršymą.
Kadangi tokios atminties užduotys apima smegenų regioną, vadinamą hipokampu, tyrėjai ten apžiūrėjo nervų aktyvumą ir išmatuojo žymiai padidėjusį aktyvumo rodiklių padidėjimą tarp pelių, kurioms buvo stimuliuojama gentis, palyginti su tais, kurie to nepadarė.
Norėdami geriau suprasti, kaip stimuliuojamos pelės galėtų parodyti geresnį pažinimą, tyrėjai ištyrė, ar hipokampo ląstelės pakeitė savo genų ekspresijos genus. Norėdami tai padaryti, komanda naudojo techniką, vadinamą vienos ląstelės RNR seką, kuri parodė, kaip beveik 16 000 atskirų neuronų ir kitų ląstelių perrašė savo DNR į RNR – pagrindinį genų ekspresijos žingsnį.
Daugelis genų, kurių išraiška buvo ryškiausi neuronuose tarp pelių, kurios gavo stimuliaciją, ir tų, kurie nebuvo tiesiogiai susiję su formuojant ir organizuojant nervų grandinės jungtis, vadinamomis sinapsėmis.
Norėdami patvirtinti šios išvados reikšmingumą, tyrėjai tiesiogiai ištyrė hipokampą stimuliuotoms ir kontrolinėms pelėms. Jie nustatė, kad kritiniame subregione dentato gyruso stimuliuojamos pelės turėjo žymiai daugiau sinapsių.
Nardymas giliau
Komanda ne tik ištyrė genų ekspresiją atskirose ląstelėse, bet ir išanalizavo tuos duomenis, siekdama įvertinti, ar yra kelių genų koordinavimo modelių. Iš tiesų jie rado kelis tokius „modulius“ kartu išraiškos. Kai kurie iš šių įrodymų toliau pagrindė idėją, kad 40Hz stimuliuotos pelės padarė svarbų sinapsinio ryšio pagerinimą, tačiau dar viena svarbi išvada išryškino TCF4 vaidmenį-pagrindinį genų transkripcijos reguliatorių, reikalingą naujiems neuronams generuoti, arba „neurogenezę“.
Komandos genetinių duomenų analizė rodo, kad TCF4 yra nepakankamai padarytas Dauno sindromo pelėse, tačiau tyrėjai pamatė pagerintą TCF4 raišką pelėse stimuliuotose pelėse. Kai tyrėjai nuvyko į laboratorijos suolą norėdami nustatyti, ar pelės taip pat pasižymi neurogenezės skirtumu, jie rado tiesioginių įrodymų, kad stimuliuojamos pelės turėjo daugiau nei nestimuliuotas peles dentate gyrus.
Šis TCF4 ekspresijos ir neurogenezės padidėjimas yra tik koreliaciniai, pažymėjo tyrėjai, tačiau jie hipotezuoja, kad naujų neuronų padidėjimas greičiausiai padeda paaiškinti bent kai kuriuos naujų sinapsių padidėjimą ir pagerintą trumpalaikės atminties funkciją.
„Padidėjusios spėjamos funkcinės sinapsės dentate gyrus greičiausiai yra susijęs su padidėjusia suaugusiųjų neurogeneze, stebima Dauno sindromo pelėse po gydymo genties“, – teigė Islamas.
Šis tyrimas yra pirmasis dokumentuojantis, kad gentis yra susijusi su padidėjusia neurogeneze.
Genų ekspresijos modulių analizė taip pat davė kitas pagrindines įžvalgas. Viena yra ta, kad genų, kurių ekspresija paprastai mažėja esant normaliam senėjimui, ir Alzheimerio ligos metu, liko aukštesnis pelių, kurioms buvo 40Hz jutimo stimuliacija, ekspresijos lygį.
Ir tyrėjai taip pat rado įrodymų, kad pelės, gavusios stimuliaciją, sulaikė daugiau hipokampo ląstelių, kurios išreiškia Reeliną. Reliną ekspresuojantys neuronai yra ypač pažeidžiami sergant Alzheimerio liga, tačiau baltymo ekspresija yra susijusi su kognityviniu atsparumu Alzheimerio ligos patologijos metu, kuri vystosi TS65DN pelių. Apie 90% žmonių, sergančių Dauno sindromu, išsivysto Alzheimerio liga, paprastai po 40 metų.
„Šiame tyrime mes nustatėme, kad gentis padidina RelN+ neuronų procentinę dalį Dauno sindromo pelės modelio hipokampyje, kas rodo, kad gentis gali skatinti pažintinį atsparumą“, – teigė Islamas.
Kartu su kitais tyrimais, pasak Tsai ir Islamo, nauji rezultatai pateikia įrodymų, kad gentis padeda stimuliuoti smegenis ląstelių ir molekuliniame lygyje, kad būtų galima pritaikyti homeostatinę reakciją į aberacijas, kurias sukelia ligos patologija, nesvarbu, ar tai būtų neurodegeneracija Alzheimerio liga, demielinizacija chemo smegenyse, ar neurogenezės deficitą Dauno sindrome.
Tačiau autoriai taip pat perspėjo, kad tyrimas turėjo ribas. TS65DN modelis ne tik yra netobulas žmogaus žemyn sindromo atspindys, bet ir naudojamos pelės buvo visos vyro. Be to, pažinimo testai tyrime išmatuojo tik trumpalaikę atmintį. Ir galiausiai, nors tyrimas buvo naujas, kad būtų galima išsamiai ištirti genų ekspresiją hipokampo stimuliacijoje genties stimuliacijoje, jis nežiūrėjo į kitų pažintinio kritinių smegenų regionų, tokių kaip prefrontalinė žievė, pokyčius.
Be Jacksono, islamo ir Tsai, kiti popieriaus autoriai yra Maeesha Tasnim Naomi, Brooke Schatz, Noah Tan, Mitchell Murdock, Dong Shin Park, Daniela Rodrigues Amorim, Fred Jiang, S. Sebastian Pineda, Chinnakkaruppan Adaikkan, Vanesa Fernandez, Ute Geigenmalmullerdenmullerdenmullerde Geigenmalmallerdedigenmalmaller, Rosalsa, Vanesa Fernandez, Ute Geigenmalmullerdenmullerdenmullerdedigenmalsa, Vanesa Fernandez, Ute Geigenmulenmalmullerdenmullerde. Firenze, Manolis Kellis ir Ed Boyden.