Судороги возникают из-за избытка возбуждающей над тормозящей нервной активности в ограниченных областях мозга и распространяются на остальную часть тела только тогда, когда они преодолевают сильную тормозящую активность в окружающих областях мозга.
По мнению исследователей Weill Cornell Medicine и NewYork-Presbyterian, новые данные, полученные на модели эпилепсии рыбок данио, могут помочь разрешить давнюю дискуссию о том, как возникают судороги. Полученные результаты также могут быть полезны при открытии и разработке будущих лекарств от эпилепсии.
В исследовании, опубликованном 23 февраля в журнале Brain, ученые смогли отследить активность нейронов по всему мозгу личинок данио-рерио во время судорог.
Они показали, что судороги возникают из-за избытка “возбуждающей” части над “тормозящей” активностью клеток мозга в относительно ограниченных областях мозга и распространяются на все тело только тогда, когда они преодолевают сильную тормозящую активность в окружающих областях.
Нейроны в мозге делятся на две большие категории: возбуждающие нейроны, чья активность стимулирует активность других нейронов, и тормозящие нейроны, чья активность успокаивает другие нейроны. Некоторые недавние исследования показали, что скачки активности тормозных нейронов могут парадоксальным образом спровоцировать судороги. Новые открытия говорят об обратном.
"Что действительно хорошо в модели рыбок данио, так это то, что можно визуализировать каждую область мозга, и в этой модели мы впервые смогли различить и отследить активность как возбуждающих, так и тормозящих нейронов”, - сказал первый автор исследования доктор Джеймс Нимейер, аспирант кафедры неврологической хирургии университета Вейля.
С другой стороны, несколько недавних исследований показали, что чрезмерная активность ингибирующих нейронов может спровоцировать судороги – некоторые исследователи наблюдали более раннюю судорожную активность в этих клетках. Это оставило пробел в понимании различных ролей возбуждения и торможения при судорогах.
“Эту проблему было трудно решить из-за проблем, связанных с различением и отслеживанием возбуждающей и ингибирующей активности нейронов в нескольких областях мозга бодрствующего животного”, - пишет доктор Шварц, который также является профессором неврологической хирургии.
С помощью рыбок данио исследователи смогли преодолеть эти трудности. Используя специальные флуоресцентные зонды, электрические записи и метод, называемый двухфотонной микроскопией, они одновременно различали и отслеживали активность возбуждающих и тормозящих нейронов по всему мозгу до и во время припадков, вызванных стандартным химическим методом.
Они заметили, что судороги в этой модели, как правило, возникают в среднем мозге, и в местах с тяжелым дисбалансом возбуждающей и ингибирующей активности нейронов. Окружающие зоны были гораздо более склонны к ингибирующей активности и, очевидно, по этой причине были способны противостоять, по крайней мере на короткое время, распространению судорожной активности из инициирующей зоны.
Предыдущие исследования, которые указывали на ингибирующие нейроны в качестве триггеров судорог, возможно, в некоторых случаях обнаруживали только эти сильно ингибирующие зоны распространения, а не инициирующую зону, предположили исследователи.
"Мы действительно обнаружили сверхактивные ингибирующие нейроны в зонах распространения, но преимущество нашего подхода заключается в том, что мы можем визуализировать все области мозга, чтобы определить, где возникает припадок”
Команда планирует использовать свою модель рыбок данио для скрининга лекарств от эпилепсии и надеется подтвердить свои результаты в будущих экспериментах по изучению нескольких областей мозга на мышиной модели.
Оригинальное исследование: Закрытый доступ.
“Судороги начинаются в зонах относительного перевозбуждения в модели эпилепсии рыб данио” д-ра Джеймса Нимейера и др.
Перевод Юртаев А.
