O echipă internaţională de cercetători oferă informaţii valoroase într-un nou studiu despre sistemul noradrenalinei (NA) din creier, o ţintă pentru medicamentele destinate tratării tulburării de hiperactivitate cu deficit de atenţie, a depresiei şi a anxietăţii.
O cercetare publicată online luni, în revista Current Biology, prezintă o metodologie revoluţionară pe care cercetătorii au dezvoltat-o pentru a înregistra în timp real activitatea chimică de la electrozii clinici standard care sunt implantaţi în mod obişnuit pentru monitorizarea epilepsiei.
Cercetarea oferă noi perspective asupra chimiei creierului, care ar putea avea implicaţii pentru o gamă largă de afecţiuni medicale, şi evidenţiază şi o nouă capacitate remarcabilă de a dobândi date de la creierul uman viu.
„Grupul nostru descrie prima neurochimie 'rapidă' înregistrată prin voltametrie de la oameni conştienţi", a declarat Read Montague, coautor şi autor principal al studiului, profesor de cercetare la Virginia Tech (VTC) şi directorul Centrului de Cercetare în Neuroştiinţe Umane şi al Laboratorului de Neuroimagistică Umană din cadrul Institutului de Cercetare Biomedicală Fralin de la VTC, din Statele Unite.
Potrivit autorilor, este un mare pas înainte, abordarea metodologică fiind implementată complet la om - după mai mult de 11 ani de dezvoltare extinsă.
Despre metodă
Tehnicile de voltametrie pentru efectuarea de citiri electrochimice în timp real la rozătoare şi la alte modele de laborator au oferit informaţii profunde despre funcţia creierului timp de aproximativ 30 de ani, dar nu a existat o cale clară de utilizare a tehnicilor la om, deoarece acestea necesită introducerea de electrozi în creier.
„Ne-am concentrat pe ceea ce este deja folosit la pacienţi pentru proceduri medicale", a declarat Montague, care este, de asemenea, profesor la departamentul de fizică de la colegiul tehnic Virginia Tech şi la departamentul de psihiatrie şi medicină comportamentală de la facultatea de medicin[ VTC.
Abordările iniţiale ale echipei au necesitat introducerea unor electrozi exclusivi din fibră de carbon, concepuţi la Institutul de cercetare biomedicală Fralin, în pacienţi treji care au fost supuşi unei intervenţii chirurgicale de stimulare cerebrală profundă pentru boala Parkinson sau alte afecţiuni.
Echipa de cercetare a demonstrat acum că electrochimia poate fi realizată cu electrozi care sunt deja la locul lor şi în uz clinic standard, deschizând o fereastră către o activitate cerebrală nemaiîntâlnită până acum.
Despre sistemul noradrenalinei
Electrozii aflaţi în amigdală, o regiune a creierului profund împletită cu procesarea emoţională şi profund influenţată de semnalele NA.
Sistemul NA îşi are originea într-un mic nucleu din creierul mijlociu, cunoscut sub numele de locus coeruleus (LC), şi a fost mult timp un punct central pentru dezvoltarea de medicamente menite să abordeze afecţiuni precum tulburarea de hiperactivitate cu deficit de atenţie (ADHD), depresia şi anxietatea.
„Se crede că sistemul LC-NA reglează excitaţia şi atenţia şi este o ţintă farmacologică în mai multe afecţiuni clinice, dar înţelegerea rolului său în sănătate şi boi a fost împiedicată de lipsa înregistrărilor directe la om", a declarat coautorul şi autorul principal Dan Bang, profesor asociat de medicină clinică şi membru al Fundaţiei Lundbeck la Universitatea Aarhus, Danemarca, şi profesor asociat adjunct la Institutul de Cercetare Biomedicală Fralin.
„Noi am abordat această problemă", a explicat el.
În cadrul studiului, trei pacienţi au vizionat imagini neutre, în formă de tablă de şah, amestecate cu imagini cu încărcătură emoţională din baza de date International Affective Pictures Database, dezvăluind modul în care sistemul NA răspunde la diferite stări emoţionale.
Aşa cum era de aşteptat, nivelurile NA s-au corelat cu intensitatea emoţională, în special în timpul vizualizării unor imagini neaşteptate, subliniind importanţa sistemului NA în afecţiuni precum ADHD.
„Este o lucrare revoluţionară care reprezintă un progres tehnic semnificativ în capacitatea noastră de a înţelege activitatea creierului uman", a declarat Wael Asaad, directorul secţiei de neurochirurgie funcţională şi epilepsie de la spitalul Rhode Island, şi vicepreşedinte pentru cercetare în cadrul departamentului de neurochirurgie de la Universitatea Brown, care nu a fost implicat în cercetare.
„Deşi de mulţi ani este posibilă înregistrarea activităţii electrice a creierului la oameni într-o varietate de contexte, acest lucru ne oferă doar jumătate din imagine. Modul în care acei neuroni comunică cu neurotransmiţătorii în timp real, la intervale scurte de timp, a fost, în general, mult mai dificil de studiat", a declarat Asaad.
În plus faţă de valoarea ştiinţifică a acestui studiu, tehnicile pe care le demonstrează vor fi extrem de valoroase pentru o gamă largă de studii, spune el, menţionând că cercetarea reprezintă o piatră de hotar în eforturile pentru înţelegerea funcţiile circuitelor creierului uman.
În cadrul unor cercetări anterioare, grupul a fost primul care a observat, într-un studiu din 2011, variaţii de sub o secundă ale substanţelor chimice din creier la subiecţi umani treji.
Ulterior, oamenii de ştiinţă au descoperit modul în care dopamina şi serotonina (doi neurotransmiţători) stau la baza procesului de luare a deciziilor umane şi a procesării senzoriale într-o serie de publicaţii în 2016, 2018 şi 2020, utilizând electrozi special concepuţi, introduşi în timpul unei intervenţii chirurgicale de stimulare cerebrală profundă.
