Istraživači Northvestern Medicine otkrili su novi način na koji neuroni u mozgu „zaboravljaju“ asocijacije koje pomažu u vođenju ponašanja i navika, prema studiji objavljenoj u Cell Reports.
Pored rasvetljavanja osnovnih moždanih mehanizama, nalazi bi se takođe mogli pokazati korisnim u lečenju Parkinsonove bolesti, rekao je dr Džejms Surmajer, profesor Nejtan Smit Dejvis i predsedavajući neuronauke, koji je bio viši autor studije.
U studiji, Surmeier i tim naučnika iz Northvestern Medicine pokušali su da shvate kako neuronske projekcione neurone — glavne neurone u strijatumu, ključnom delu moždanog kola koje kontrolišu donošenje odluka — utiču na plastičnost neurona, koja je ključna za sposobnost mozga da se menja i prilagođava tokom vremena kao odgovor na životna iskustva.
„Pre nekoliko godina, otkrili smo novi oblik dugotrajne sinaptičke depresije u neuronima projekcije kičme koju je pokrenuo gasni glasnik koji se zove azot oksid“, rekao je Surmajer. „Sloj je jedno od retkih mesta u mozgu koje ima veoma visoke nivoe signalnih molekula koji reaguju na azot oksid. Želeli smo da bolje razumemo ulogu koju je taj oblik plastičnosti igrao u kontroli ponašanja.“
Prvo, istraživači su proučavali rani korak u biohemijskoj kaskadi izazvanoj azotnim oksidom – metabolizam cikličnog gvanozin monofosfata (cGMP). Otkrili su da je cGMP u neuronima bodljikave projekcije razgrađen enzimom (PDE1) koji je bio uključen kada su neuroni bili aktivni i puštali kalcijum da uđe u njih.
Dalje su otkrili da PDE1 koji aktivira kalcijum dolazi kroz specifičan tip membranskog kanala (Ca v 1.3 kanal). To je značilo da je dugotrajna depresija sinapsi izazvana azotnim oksidom bila blokirana u delovima neurona koji su aktivno obrađivali informacije, za razliku od delova koji su bili neaktivni.
Ovaj nalaz otkriva kako neuroni striatalne bodljikave projekcije funkcionišu po principu „koristite ili izgubite“, slabeći sinapse koje nisu bile aktivno uključene u kontrolu ponašanja, rekao je Surmeier.
„Svi uobičajeno opisani oblici sinaptičke plastičnosti zavise od aktivnosti“, rekao je Surmeier. „Niko po našem saznanju nije opisao oblik sinaptičke plastičnosti koji je omogućen neaktivnošću na određenim lokacijama u neuronu.“
Zatim, istraživači su pokušali da razumeju ovu vrstu sinaptičke depresije u kontekstu Parkinsonove bolesti.
U mišjem modelu Parkinsonove bolesti, istraživači su primetili da su signalizacija azot oksida i sinaptička depresija koju je kontrolisala značajno smanjeni. Međutim, rebalansom nivoa dva neurotransmitera koji su poremećeni kod Parkinsonove bolesti — dopamina i acetilholina — istraživači su uspeli da obnove signalizaciju azotnog oksida i ovaj oblik sinaptičke plastičnosti, prema nalazima.
Iako je potrebno više rada, rezultati sugerišu da bi sinaptička depresija zavisna od azotnog oksida mogla biti potencijalna terapijska meta za Parkinsonovu bolest, rekao je Surmeier.
„Otkrili smo da je stvaranje azotnog oksida zavisilo od ponovnog uspostavljanja ravnoteže između dopaminergičke i holinergičke signalizacije“, rekao je Surmeier. „Sada se postavlja pitanje kako obnavljanje signalizacije azotnog oksida može popraviti ono što pođe po zlu u strijatumu pacijenata sa Parkinsonovom bolešću.“
Idući dalje, Surmeier i njegovi saradnici će nastaviti da proučavaju mehanizme neuronske plastičnosti koristeći najsavremenije tehnike, rekao je on.
„Jedna od stvari zbog kojih smo posebno uzbuđeni je to što su se alati koje imamo da nadgledamo i manipulišemo moždanim krugovima brzo proširili, produbljujući naše razumevanje o tome kako Parkinsonova bolest utiče na mozak i dajući nam strategije za preokretanje promena u strujnim krugovima koje izazivaju simptomi“, rekao je on.
„Takođe smo uzbuđeni zbog novih alata za manipulaciju signalizacijom azotnog oksida koje razvija Silverman laboratorija ovde u NU.“
