Prefrontalni korteks (PFC) je jedan od najsofisticiranijih regiona mozga sisara. Poznato je da ovaj ključni region mozga podržava različite složene funkcije, uključujući kogniciju, pamćenje, donošenje odluka, inteligenciju i iskustvo bola.
Istraživači iz Bostonske dečje bolnice i Medicinske škole Harvard nedavno su sproveli studiju sa ciljem boljeg razumevanja organizacije PFC-a kod sisara koristeći prostorne transkriptomske tehnike. Njihov rad, objavljen u Nature Neuroscience, detaljnije opisuje organizaciju mišjeg PFC-a i identifikuje neuronske podtipove koji regulišu hronični bol.
„Pitali smo se: kako PFC može da reguliše toliko različitih funkcija, dok mnogi drugi delovi cerebralnog korteksa obrađuju samo jednu specijalizovanu funkciju kao što su sluh, vid i pokret?“ Ji Zhang, jedan od istraživača koji su sproveli studiju, rekao je za Medical Kspress.
„Naše prethodne studije sekvenciranja RNK jedne ćelije otkrile su da su PFC neuroni molekularno heterogeni. Stoga smo pretpostavili da različiti podtipovi PFC neurona mogu učestvovati u regulaciji različitih funkcija. Međutim, naša prethodna studija nije mogla otkriti prostornu/anatomsku organizaciju različitih neurona podtipovi i nisu mogli da integrišu molekularne i ćelijske karakteristike sa projekcionim krugovima da bi ih povezali sa specifičnim funkcijama.“
Primarni cilj najnovije studije Zhanga i njegovih kolega bio je da se napravi detaljnija projekcijska mapa neuronskih podtipova u PFC-u sisara, dok se takođe istražuje njihova uloga u regulaciji bola. Hronični bol je široko rasprostranjeno pitanje koje pogađa bezbroj pacijenata širom sveta i bolje razumevanje njegovih neuronskih osnova bi na kraju moglo pomoći u razvoju efikasnijih tretmana.
„Da bismo odgovorili na naše istraživačko pitanje od interesa, koristili smo pristup prostorne transkriptomije“, objasnio je Zhang. „Koristili smo multipleksnu grešku robusnu fluorescenciju in situ hibridizaciju (MERFISH), tehniku zasnovanu na imidžingu koja detektuje preciznu lokaciju svakog molekula RNK unutar svake ćelije u komadu tkiva, kroz više krugova snimanja koristeći fluorescentno obeležene DNK sonde.
Tehnike koje su koristili istraživači omogućile su im da mapiraju neurone u PFC-u na osnovu ekspresije više od 400 gena, uključujući markere ćelijskog tipa, funkcionalno značajne gene i gene smeštene u različitim slojevima korteksa. Zhang i njegove kolege su na kraju kombinovali molekularna svojstva neurona koje su primetili u PFC miša sa nalazima prikupljenim u prethodnim studijama praćenja neuronskog trakta. Ovo im je omogućilo da identifikuju specifične neuronske podtipove koji se projektuju na strijatum, hipotalamus, amigdalu, srednji mozak i druge regione mozga, da zauzvrat naprave detaljnu mapu neuronskih kola.
„Potom smo koristili uspostavljeni mišji model neuropatskog bola da identifikujemo transkripcione promene u svakom od i svakog neuronskog podtipa u stanju hroničnog bola, koristeći MERFISH“, rekao je Zhang. „Otkrili smo da PFC ima jasnu molekularnu i ćelijsku kompoziciju u odnosu na njegove susedne kortikalne regione koji regulišu kretanje, dodir itd., Što potkrepljuje specijalizovane funkcije PFC-a.
Zhang i njegove kolege su otkrili da specifične kombinacije podtipova neurona u PFC projektuju različite regione mozga kako bi regulisali različita ponašanja. Pored toga, tim je identifikovao jedan region srednjeg mozga, region peri-akveduktalne sive (PAG), koji se projektuje na kičmenu moždinu da reguliše informacije vezane za bol.
Naročito je utvrđeno da ovaj region mozga prima ulaz od jednog neuronskog podtipa, nazvanog L5 ET 1, koji se nalazi u petom sloju PFC-a. Identifikovanjem ovog specifičnog podtipa PFC neurona i regiona mozga na koji projektuju, tim je rasvetlio kako mozak miša (i potencijalno i ljudski mozak) reguliše bol.
„Hronični bol je naneo najveći transkripcioni uticaj na neurone L5 ET 1 i takođe značajno smanjio električnu aktivnost u ovim ćelijama“, rekao je Zhang. „Ova smanjena aktivacija je takođe slična ljudskom PFC-u u stanju hroničnog bola – i stoga transkranijalna stimulacija PFC-a može izazvati ublažavanje bolova kod ljudi.“
Sveobuhvatna mapa koju su napravili Zhang i njegove kolege uveliko poboljšava razumevanje PFC-a i njegovih neuronskih podtipova. Pored informisanja o razvoju novih farmakoloških tretmana za hronični bol, nedavni nalazi istraživača bi na kraju mogli doprineti proučavanju različitih psihijatrijskih poremećaja, uključujući zavisnost, PTSP, OKP, bipolarni poremećaj i šizofreniju.
„U našim sledećim studijama, nadamo se da ćemo razumeti nizvodne regulatorne mehanizme specifične za tip ćelije različitih ciljnih regiona PFC (kao što su PAG, talamus i amigdala) i kako su oni orkestrirani da generišu senzorne i afektivne deficite karakteristične za hronični bol“, dodao je Džang. „Takođe planiramo da identifikujemo tip ćelije i specifične transkripcione i epigenetske promene tokom hroničnog bola koje mogu poslužiti kao potencijalno mete koje se mogu lečiti (kao što su jonski kanali ili GPCR u različitim regulatornim podtipovima).“
