Imunitní buňky v mozku pomáhají tvarovat dospívající nervové obvody

Vytváření smoothie, jít na večerní procházku nebo empatii pro milovaného člověka jsou příklady výkonných funkcí, které jsou ovládány frontální kůrou mozku. Tato oblast mozku prochází hlubokou změnou během adolescence a během této doby mohou abnormality ve zrážejících obvodech nastavit fázi neurodevelopmentálních poruch, jako je schizofrenie a ADHD.

Vědci z Institutu pro neurovědu Del Monte na University of Rochester zjistili, že Microglia, imunitní buňky mozku, hrají klíčovou roli v tom, jak se mozek přizpůsobuje změnám v této oblasti během adolescence, což může transformovat, jak se může transformovat jak Neurodevelopmentální poruchy jsou ošetřeny během tohoto okna a možná do dospělosti.

„Lepší pochopení způsobů, jak můžeme řídit změny v těchto obvodech, nabízí nové cíle pro léčbu nemocí,“ řekla Rianne Stowell, Ph.D., výzkumná asistentka neurovědy na University of Rochester Medical Center a první autorka a studie dnes v Přírodní komunikace.

„Tato oblast je také náchylná ke změně, dobré i špatné, během dospívání. Předchozí práce v naší laboratoři zjistil, že jak přímá aktivace frontálních dopaminových obvodů, tak odměňující chování, řídí plasticitu dopaminergního spojení s frontální kůrou během adolescence, ale ne dospělost. “

Imunitní buňky podporují připojení obvodu

Dopaminergní obvody v mozku jsou tvořeny sítěmi neuronů, které používají dopamin k odesílání informací. Tyto obvody jsou rozhodující pro regulaci mozkových funkcí, včetně pohybu, motivace a poznání. Cvičení nebo kola běží pro myši, je přirozený, obohacující zážitek, který aktivuje čelní dopaminový obvod.

Pomocí tohoto modelu a optogenetiky, techniky, která používá světlo k řízení geneticky cílených neuronů, vědci pozorovali, že mikroglie v živém mozku jsou přijímány do čelního dopaminergního obvodu u dospívajících myší. Mikroglia reagovala na dopaminergní aktivaci navázáním kontaktu s axony, dlouhou částí neuronu, který působí jako kabelové relayové signály, a poté se vytvořily nové Boutons podél těchto axonů. Boutony jsou částmi neuronu, který přenáší signály do jiných buněk.

Podle Stowella to ukazuje, že mikroglie mají přímý dopad na zvýšenou konektivitu dopaminergního obvodu. Zdá se, že imunitní buňky mozku hrají klíčovou roli při posilování komunikační sítě mozku.

„Byli jsme překvapeni, když jsme viděli, že mikrogliální kontakt s axonem dochází před vytvořením nových Boutons,“ řekl Stowell. „Tento výzkum naznačuje, že mikroglie jsou velmi citlivé na změny v aktivitě dopaminu a existuje přesvědčivé spojení mezi mikrogliálním kontaktem a strukturálními změnami v axonu.“

Nalezení cíle v mozku dospělých

Výzkum v laboratoři Wang ukázal, že podávání agonisty receptoru dopaminu D2, chinpirol, blokovalo plasticitu v adolescenci. Naopak, podávání antagonisty D2, eticloprid – antipsychotický lék – na dospělé myši obnovilo nábor mikroglie do axonů a podporoval tvorbu nových Boutons. Stowell uvedl, že budoucí výzkum prozkoumá, zda kombinace farmakologických terapií s stimulací dopaminu, jako je například cvičení, by mohla pomoci léčit psychiatrické poruchy ovlivněné deficity v této oblasti mozku.

„Nyní chceme určit na molekulární úrovni, co přesně Microglia dělají v obvodu. Například, jak ovlivňují růst Boutons, „řekl Stowell.

Vedoucím autorem této studie byl Kuan Hong Wang, Ph.D., profesor neurovědy a farmakologie a fyziologie na University of Rochester Medical Center.