Nieuwe beeldvormende technieken kunnen inzicht verschaffen in psychiatrische stoornissen

Een nieuwe manier om beelden te maken, te volgen hoe hersencellen zich met elkaar organiseren om bepaalde gedragingen te delegeren, is ontdekt door een team van neurowetenschappers en kan mogelijk informatie over ziekten zoals autisme en obsessieve-compulsieve stoornis identificeren.
De nieuwe beeldvormingstechniek is gebaseerd op de herkenning van calciumionen in neuronen en zou de manier kunnen volgen waarop hersencircuits dergelijke functies uitvoeren, zoals het detecteren van een geur of het aanzetten tot beweging.
Eerder onderzoek heeft ons laten zien dat beeldvorming van de hersenen kan leiden tot de detectie van psychiatrische stoornissen zoals autisme. MEG-machines zijn gebruikt om de magnetische velden van de hersenen van kinderen te analyseren.
Senior auteur Guoping Feng, en zijn medewerkers, wiens paper werd gepubliceerd in neuron, zeggen:

"Om psychiatrische stoornissen te begrijpen, moeten we diermodellen bestuderen en ontdekken wat er in de hersenen gebeurt als het dier zich abnormaal gedraagt. Dit is een zeer krachtig hulpmiddel dat ons echt helpt om diermodellen van deze ziekten te begrijpen en te bestuderen hoe de hersenen werken. functioneert normaal en in een zieke staat. "

Alle soorten hersenfuncties hebben veel verschillende neuronen nodig in afzonderlijke delen van de hersenen om informatie met elkaar uit te wisselen. Ze bereiken deze communicatie door elektrische signalen te verzenden, wat een influx van calciumionen in actieve cellen veroorzaakt.
De onderzoekers gebruikten verf die bindt aan calcium, om beelden te maken van de neurale activiteit in neuronen. Hoewel de hersenen duizenden celtypen hebben, elk met hun eigen functie, wordt de kleurstof door alle cellen geabsorbeerd, ongeacht het type, waardoor het onhaalbaar is om calcium in specifieke celtypen te identificeren met behulp van deze benadering.
Om dit probleem te omzeilen, heeft het MIT-lead-onderzoeksteam een ??calcium-imaging-systeem gemaakt dat zich richt op specifieke celtypen, met behulp van een groen fluorescerend eiwit (GFP). GFP werd voor het eerst geproduceerd door Junichi Nakai van de Saitama Universiteit in Japan en werd actief bij het binden met calcium. Loren Looger van het Howard Hughes Medical Institute, een auteur van het huidige artikel, paste het eiwit aan en gaf het een sterk genoeg signaal voor gebruik in levende dieren.
De onderzoekers hebben vervolgens genetisch gemanipuleerde muizen om dit eiwit in een type neuron aan te tonen, bekend als piramidale cellen, door het gen te matchen met een regulerend DNA-patroon dat alleen in die cellen actief is.
Met behulp van twee-fotonmicroscopie om de cellen met hoge snelheid en hoge resolutie te visualiseren, konden de onderzoekers piramidale cellen lokaliseren die actief zijn terwijl de hersenen een bepaalde taak uitvoeren of een specifieke stimulus beantwoorden.
In dit specifieke onderzoek waren de auteurs in staat om de cellen in de somatosensorische cortex te identificeren die beginnen te werken op het moment dat de snorharen van een muis worden aangeraakt, en ook olfactorische cellen die reageren op bepaalde geuren.
Het team ontwikkelt nu muizen die de calciumgevoelige eiwitten aantonen en vertoont ook symptomen van een obsessief-compulsieve stoornis en autistisch gedrag. Ze zullen dan deze muizen gebruiken om te zoeken naar neuron-schietcycli die verschillen van die van normale muizen. Dit kan helpen om uit te zoeken wat er precies misgaat op cellulair niveau, door inzicht te geven in fysieke termen over deze ziekten.
Feng zegt:

"Op dit moment weten we alleen dat defecten in neuron-neuron communicatie een sleutelrol spelen bij psychiatrische stoornissen.Wij weten niet de exacte aard van de defecten en de specifieke celtypes die erbij betrokken zijn.Als we wisten welke celtypes abnormaal zijn, kunnen we manieren vinden om abnormale schietpatronen te corrigeren. "

Het MIT-team is van plan om samen met hun beeldvormingstechnologie samen te werken met optogenetics, zodat ze licht kunnen gebruiken om bepaalde klassen neuronen in en uit te schakelen.
Door bepaalde cellen te triggeren en vervolgens de respons in doelcellen te bekijken, kunnen ze hersencircuits nauwkeurig in kaart brengen.
Geschreven door Kelly Fitzgerald