Mali mozak je deo mozga koji nam pomaže da poboljšamo svoje pokrete i naučimo nove motoričke veštine. Pacijenti i modeli miševa doživljavaju mnoge vrste abnormalnih pokreta kada im je mali mozak oštećen. Mogu imati nekoordinisane i neuravnotežene pokrete, nazvane ataksija. Mogu imati atipičan položaj delova tela ili nekontrolisane pokrete jer njihovi mišići rade jedni protiv drugih, što se naziva distonija. Ili mogu imati ometajuće drhtave pokrete, zvane tremor. Razumevanje kako promene u jednoj regiji mozga mogu dovesti do tako raznolikog spektra motoričkih defekata je dugotrajno pitanje u ovoj oblasti.
Nedavna studija iz laboratorije dr Roja V. Silitoea, profesora na Medicinskom koledžu Bejlor, i katedre sa porodicom Čao i glavnog istraživača na Institutu za neurološka istraživanja Jan i Dan Dankan (Dunkan NRI) u Teksaškoj dečijoj bolnici, je otkrio da je način na koji neuroni malog mozga komuniciraju sa drugim regionima mozga različit kod različitih poremećaja kretanja. Tim je otkrio jedinstvene obrasce aktivnosti malog mozga odgovorne za različite abnormalne pokrete. Ovaj rad pruža temeljni okvir za nove pristupe tretmanu poremećaja kretanja.
Studija je objavljena u eLife-u.
„Moždane ćelije komuniciraju jedna sa drugom putem neuronskih signala“, rekao je prvi i korespondent autor dr Meike van der Heijden. „Ti signali se javljaju u specifičnim obrascima koji predstavljaju kod za određena ponašanja. Proučavanje koda proizvedenog u malom mozgu daje nam informacije o pokretima životinje.
„Pitali smo se da li možemo da provalimo kod za različite poremećaje pokreta upoređivanjem obrazaca neuronske aktivnosti malog mozga kod zdravih [miševa] u odnosu na miševe sa ataksijom, distonijom i tremorom. Da bismo odgovorili na ovo pitanje, napravili smo računarski model i otkrili da cerebelarni neuroni različito ispaljeni kod zdravih [životinja] u poređenju sa životinjama sa specifičnim ponašanjem, malog mozga u svakom od modela miša sa bolestima pokazali su poseban i jedinstven nervni kod.
„Izvršili smo dalje studije sa drugim modelima bolesti kako bismo testirali da li različito genetsko poreklo ili poreklo abnormalnih pokreta izazvano lekovima utiče na šifru bolesti. Važno je da smo otkrili da – bez obzira na poreklo bolesti – abnormalne karakteristike neuronskih signala kod miševa sa sličnim Poremećaji kretanja su bili isti, međutim, ti obrasci aktivnosti su bili različiti kod miševa sa različitim stanjima“, rekao je koautor rada i postdoktorski saradnik u laboratoriji Sillitoe, dr Amanda Braun. „Ovo nam je dalo prvi nagoveštaj da ovi jedinstveni neuronski kodovi mogu ne samo da koreliraju sa različitim abnormalnim pokretima, već i da ih uzrokuju.“
Istraživači su zatim oponašali efekte ovih neuronskih kodova kod zdravih miševa koristeći optogenetiku, elegantan pristup koji kombinuje tehnike optičkog i genetskog inženjeringa za preciznu regulaciju bioloških funkcija u ciljnim ćelijama. Ova tehnika je omogućila istraživačima da osvetle ćelije u trepćućim obrascima kako bi promenili obrazac aktivnosti ćelija. Otkrili su da kada promene svetlosni obrazac, mogu pouzdano da prebace obrasce neuronskih signala neurona malog mozga sa zdravog koda na željeni kod bolesti.
Tim je zatim koristio ove različite svetlosne obrasce da promeni cerebelarni neuronski kod zdravih miševa kako bi testirao da li mogu da stvore ponašanja bolesti na zahtev dok su se miševi slobodno kretali u kutiji.
„Kada smo indukovali obrasce aktivnosti povezane sa ataksijom, naši zdravi miševi su odmah pokazali ataksične pokrete. Isti miševi su pokazali distonične pokrete sa šablonom povezanim sa distonijom i razvili su tremor kada su dobili obrazac povezan sa tremorom.“ dodao je dr Braun. „To znači da je svaki neuronski obrazac povezan sa bolešću sam po sebi dovoljan da izazove različita disfunkcionalna ponašanja, čak i u zdravim mozgovima.“
„Zajedno, naši nalazi pružaju snažne dokaze za važnu ulogu jedinstvenih obrazaca aktivnosti cerebelarnih neurona u stvaranju različitih poremećaja kretanja.“ Dr Sillitoe je rekao. „Pokreti u malom mozgu zdravih životinja su verovatno regulisani nizom obrazaca aktivnosti, a poremećaji kretanja se javljaju kada se neuroni pomeraju unutar opsega do neuronskog koda koji promoviše jedan od disfunkcionalnih pokreta.
„Naša studija naglašava važnost proučavanja cerebelarnih neuronskih signala u zdravlju i bolesti. Ona ukazuje na potencijalnu novu strategiju lečenja poremećaja pokreta finim regulisanjem aktivnosti cerebelarnih neurona.“
