Kai girdime garsus, specializuotos kochlearinio branduolio ląstelės yra pirmosios, kurios apdoroja šią informaciją, todėl mūsų smegenys gali suprasti kalbą, mėgautis muzika ir atpažinti įvairius triukšmus. Dešimtmečius ši sritis buvo žinoma kaip svarbi klausos sistemos dalis; tačiau specifinės ląstelių populiacijos, atsakingos už skirtingų garsų apdorojimą kochleariniame branduolyje, nebuvo visiškai suprantamos ar klasifikuojamos.
Baylor College of Medicine, Teksaso vaikų ligoninės Jano ir Dano Duncano neurologinių tyrimų instituto ir Oregono sveikatos ir mokslo universiteto mokslininkai dabar sugebėjo tai padaryti, nustatydami ir suskirstydami įvairius ląstelių tipus šioje svarbioje smegenų kamieno srityje.
Išvados, paskelbtos naujausiame leidime Gamtos komunikacijosne tik patvirtino molekulinius ląstelių tipų apibrėžimus, lygindama juos su žinomais anatominiais ir fiziologiniais duomenimis, bet ir nustatė naujus pagrindinių neuronų, dalyvaujančių klausos procese, potipius.
„Šių ląstelių tipų ir jų veikimo supratimas yra būtinas siekiant tobulinti klausos sutrikimų gydymą“, – sakė Dr. Matthew McGinley, Baylor neurologijos docentas ir vienas iš tyrimo autorių.
„Pagalvokite, kaip širdies raumenų ląstelės yra atsakingos už susitraukimą, o vožtuvų ląstelės kontroliuoja kraujotaką. Klausos smegenų kamienas veikia panašiai – skirtingų tipų ląstelės reaguoja į skirtingus garso aspektus.”
Pavyzdžiui, kai kurios ląstelės reaguoja į staigius, aštrius triukšmus, o kitos aptinka aukščio pokyčius arba svyruojančius garsus, tokius kaip kalba ar muzika. Žinodami, kurie ląstelių tipai valdo šias skirtingas funkcijas, mokslininkai gali sukurti tikslingesnius ir veiksmingesnius gydymo būdus.
„Mes jau seniai tikėjome, kad kochleariniame branduolyje egzistuoja skirtingi ląstelių tipai, tačiau iki šiol mums trūko įrankių, kad galėtume juos galutinai identifikuoti. Šis tyrimas ne tik patvirtina daugelį ląstelių tipų, kurių tikėjomės, bet ir atskleidžia visiškai naujus , meta iššūkį ilgalaikiams klausos apdorojimo smegenyse principams ir siūlo naujus gydymo būdus“, – sakė daktaras Xiaolongas Jiangas, Baylor neuromokslas ir pagrindinis tyrimo autorius.
Tyrėjai naudojo daugialypį požiūrį, kad iššifruotų ląstelių tipus. Vieno branduolio RNR sekos nustatymas leido jiems apibrėžti neuronų populiacijas molekuliniu lygiu, o Patch-seq leido susieti molekulinius duomenis su ląstelių fenotipinėmis savybėmis. Tai savo ruožtu padėjo sukurti išsamų ląstelinį ir molekulinį kochlearinio branduolio atlasą ir atskleisti ląstelių specializacijų molekulinį dizainą, būtiną jusliniam apdorojimui.
„Šios naudojamos strategijos padėjo mums sukurti įrankius, reikalingus kitiems mokslininkams, kad galėtų nukreipti šiuos specifinius neuronus, o tai padės atrasti daugiau ir naujų šių ląstelių ir potipių funkcijų šiame konkrečiame procese“, – pridūrė Jiang.
Tyrėjai teigia, kad tai turi platesnių pasekmių – tos pačios strategijos gali būti taikomos ir kitiems jutimo keliams, siūlančios naujus būdus suprasti, kaip smegenys apdoroja jutiminę informaciją.
Šio tyrimo išvados taip pat gali būti naudojamos kuriant tikslines terapines intervencijas ir klausos sutrikimų gydymą, pvz., pacientams, kurių klausos nervo funkcija sutrikusi ir kuriems kochleariniai implantai nėra tinkami.
„Jei galime suprasti, už ką atsakingas kiekvienas ląstelių tipas, ir nustatę naujus ląstelių potipius, gydytojai gali sukurti gydymo būdus, kurie tiksliau nukreiptų į konkrečias ląsteles”, – sakė McGinley. „Šios išvados, dėka mūsų bendradarbiavimo komandos, žengia reikšmingą žingsnį į priekį klausos tyrimų srityje ir priartina mus prie labiau individualizuoto gydymo kiekvienam pacientui.
Kiti, kurie prisidėjo prie tyrimo, yra: Junzhan Jing, Ming Hu, Tenzin Ngodup, Qianqian Ma, Shu-Ming Natalie Lau, Cecilia Ljungberg ir Laurence O. Trussellas. Visi yra su Baylor College of Medicine, Jano ir Dan Duncan Neurologijos tyrimų institutu Teksaso vaikų ligoninėje ir (arba) Oregono sveikatos ir mokslo universitete.