Međunarodni tim istraživača, uključujući Sofiju Kulikovu, višeg naučnog saradnika na Univerzitetu HSE u Permu, otkrio je da ketamin, kao inhibitor NMDA receptora, povećava pozadinsku buku mozga, uzrokujući veću entropiju dolaznih senzornih signala i ometajući njihov prenos između talamusa i korteks. Ovaj nalaz može doprineti boljem razumevanju uzroka psihoze kod šizofrenije. Članak sa nalazima studije objavljen je u European Journal of Neuroscience.
Poremećaji šizofrenog spektra pogađaju otprilike jednu od 300 ljudi širom sveta. Najčešće manifestacije ovih poremećaja su poremećaji percepcije kao što su halucinacije, deluzije i psihoze.
Lek koji se zove ketamin može izazvati mentalno stanje slično psihozi kod zdravih osoba. Ketamin inhibira NMDA receptore uključene u prenos ekscitatornih signala u mozgu. Neravnoteža ekscitacije i inhibicije u centralnom nervnom sistemu može uticati na tačnost senzorne percepcije.
Trenutno se veruje da su slične promene u funkcionisanju NMDA receptora jedan od uzroka poremećaja percepcije kod šizofrenije. Međutim, još uvek je nejasno kako se tačno ovaj proces dešava u uključenim regionima mozga.
Da bi saznali, neuronaučnici iz Francuske, Austrije i Rusije proučavali su kako mozak laboratorijskih pacova na ketaminu obrađuje senzorne signale. Istraživači su ispitali beta i gama oscilacije koje se javljaju kao odgovor na senzorne stimulanse u talamo-kortikalnom sistemu mozga glodara, neuronskoj mreži koja povezuje cerebralni korteks sa talamusom odgovornim za prenos senzornih informacija od organa percepcije do mozga.
Beta oscilacije su moždani talasi u opsegu od 15 do 30 Hz, a gama talasi su oni u opsegu od 30 do 80 Hz. Veruje se da su ove frekvencije kritične za kodiranje i integraciju senzornih informacija.
U eksperimentu, pacovima su implantirane mikroelektrode za snimanje električne aktivnosti u talamusu i somatosenzornom korteksu, regionu mozga koji je odgovoran za obradu senzornih informacija koje dolaze iz talamusa. Istraživači su stimulisali brkove pacova (vibrise) i snimili reakcije mozga pre i posle primene ketamina.
Poređenje dva skupa podataka otkrilo je da ketamin povećava snagu beta i gama oscilacija u korteksu i talamusu čak i u stanju mirovanja pre nego što je stimulus predstavljen, dok je amplituda beta/gama oscilacija u 200–700 ms post -period stimulacije je bio značajno manji na svim zabeleženim kortikalnim i talamičkim mestima nakon primene ketamina.
Vremenski prolazak nakon stimulacije od 200–700 ms je dovoljno dug da kodira, integriše i percipira dolazni senzorni signal. Uočeno smanjenje snage oscilacija izazvanih senzornim stimulusom može biti povezano sa oštećenom percepcijom.
Analiza je takođe otkrila da je inhibicijom NMDA receptora primena ketamina dodala šum gama frekvencijama u periodu od 200–700 ms nakon stimulacije u jednom talamičkom jezgru i u jednom sloju somatosenzornog korteksa. Može se pretpostaviti da ovo uočeno povećanje šuma, odnosno smanjenje odnosa signal-šum, takođe ukazuje na smanjenu sposobnost neurona da obrađuju dolazne senzorne signale.
Ovi nalazi sugerišu da psihoza može biti izazvana povećanjem pozadinske buke koja narušava funkciju talamo-kortikalnih neurona. Ovo, zauzvrat, može biti uzrokovano kvarom NMDA receptora koji utiče na ravnotežu inhibicije i ekscitacije u mozgu. Šum čini senzorne signale manje definisanim ili izraženim. Pored toga, ovo može izazvati spontane izlive aktivnosti povezane sa iskrivljenom percepcijom stvarnosti.
„Otkrivene promene u talamičkoj i kortikalnoj električnoj aktivnosti povezane sa poremećajima senzorne obrade informacija izazvanim ketaminom mogu poslužiti kao biomarkeri za testiranje antipsihotičnih lekova ili predviđanje toka bolesti kod pacijenata sa poremećajima psihotičnog spektra“, kaže Sofija Kulikova.
