신경 과학 연구가 뇌 발작을 막는 스위치가 될 수 있음

두뇌는 정밀 기기입니다. 그 기능은 뉴런 사이의 화학적 메시지의 방출을 촉발시키는 미세하게 조정 된 전기적 활동에 달려있다.

그러나 때로는 두뇌의주의 깊은 균형이 간질과 마찬가지로 통제를 벗어난 경우가 있습니다. 뇌파 뇌파 검사 (Electroencephalography, EEG)는 뇌의 전기 활동을 시각화하여 간질 발작이 전형적인 뇌 활동의 예측 가능한 파형 패턴과 어떻게 다른지를 보여줍니다.

그러나 의학은 여전히 ​​간질에 대한 해결책이 부족합니다. 발작을 예측할 가능성은 제한적이며 예상 할 수있는 경우에도 개입 할 수는 없습니다. 간질을 다루는 사람들에게 의약품을 제공 할 수는 있지만, 부작용이 있으며 모든 사람에게 효과가 없습니다.

내 신경 과학 연구소의 문제에 대해 연구하면서, 이렇게 두려운 것이 얼마나 두려운가를 통제 할 수 없다는 상상을 그만두면 실제로 동기가됩니다. 악의적 인 이들 뉴런에 대한 통제권을 포착 할 수있는 방법이있을 수 있습니까? 저는 각 뇌 세포 내의 특정 구획이 어떻게 우리가 그렇게하도록 도울 수 있는지에 초점을 맞추어 왔습니다.

두뇌 활동을위한 오버라이드 스위치

학부생이 된 이래로 나는 축삭 초기 세그먼트 (axon initial segment)라고 불리는 신경 세포의 일부에 매료되었습니다. 각 뉴런에는이 작은 구획이 있습니다. 그것은 뉴런이 전기 신호를 발사하여 "다음 셀로 화학적 메시지를 보내는"것을 결정합니다.

강력한 제어 기능을 발휘할 수있는 특수 연결이 여기에 있습니다. 발사에 대한 셀의 "결정"을 무시할 수 있습니다. 이 제어 메커니즘은 뇌 활동을 조직하거나 패턴 화하기 위해 존재합니다 - 우리 행동의 대부분에 대한 요구 사항.

예를 들어, 잠들기 위해서는 뇌의 활동이 느리게 진동해야합니다. 대조적으로, 문제에 대한 집중이 심해지면 패턴이 픽업되어 급격한 진동이 발생합니다. 이러한 뇌 활동 패턴을 생산하고 조절할 수 없다는 것은 뇌의 수많은 장애와 관련이 있습니다.

수많은 뉴런의 축삭 초기 세그먼트가 모두 동시에 사일런스 신호를 받으면 뇌파의 웨이브 패턴이 생깁니다. 이것은 정상적인 조건에서 편안하게 깨어있는 상태와 수면 상태 사이를 이동할 때 유용 할 수있는 뇌의 활동을 방해한다는 것을 의미합니다.

연구진이 이러한 억제 연결의 힘을 활용할 수 있다면 우리는 언제든지 뇌의 활동 패턴을 재설정 할 수 있습니다. 그것은 간질 두뇌에서 통제를 되돌려 놓을 수있는 방법 일 수 있습니다.

메시지를 중재하는 분자

축색 돌기 부분의 힘을 조절하는 방법을 이해하기 시작하기 위해 동료들과 나는 이러한 연결에서 분자 파트너십을 먼저 이해할 필요가있었습니다. 억제가 축삭 초기 세그먼트에서 효과적이기 위해서는 신호를 수신 할 수있는 올바른 장비가 필요합니다. 뇌의 억제의 경우,이 장비는 GABA A 수용체입니다.

한스 마릭 (Hans Maric)과 헤르만 쉬인 델린 (Hermann Schindelin)과 협력하여 우리는 GABA A 수용체 α2 아 단위와 콜리 스틴 (collybistin)이라는 두 단백질 사이에 밀접하고 독창적 인 파트너십을 확인했습니다. 이 두 분자 사이의 밀접한 관계를 파악하면 저해제 접촉 부위의 단백질이 어떻게 상호 작용하는지에 대한 공개적인 질문에 답할 수 있습니다. 우리는 GABA A 수용체 α2 아 단위가 축삭 초기 세그먼트에서 발견된다는 것을 알았지 만 연구자가 어떻게 거기에 도착했는지 또는 유지되었는지 이해하지 못했습니다. 콜리 스틴이 핵심이 될 수 있습니다.

그래서 우리는이 두 단백질이 축색 초기 부분에서 함께 작용할 수 있다고 생각했습니다. 더 나아가서, 나의 박사후 과정의 스승 인 Stephen Moss와 저는 이것이 축삭 초기 부분에서의 연결에 어떤 영향을 줄 수 있는지 궁극적으로 뇌가 어떻게 작용하는지 이해하기를 원했습니다. 이를 파악하기 위해 우리는 두 단백질이 연결할 수없는 유전 적 돌연변이를 만들었습니다.

이 돌연변이가있는 쥐의 신경 세포는 사실 축삭 초기 부분에 억제 연결을 잃어 버렸습니다. 뇌 세포의 다른 부분에 대한 억제 연결은 그대로 유지되었으며,이 단백질 파트너십은 배타적이며, 특히 엑손 초기 세그먼트에서 중요하다는 생각을 다시지지한다.

이 돌연변이를 가진 마우스는 발달 중에 발작을 경험합니다. 성인으로 자라면이 마우스는 더 이상 발작의 징후를 보이지 않습니다. 소아 간질의 일부 ​​형태에서, 아이들은 또한 발작의 "성장"할 수 있습니다. 따라서이 돌연변이는 사람의 소아 간질에 가능한 모델을 제공하는 데 매우 중요합니다. 우리는 그것이 간질 동안 두뇌에서 일어나는 일을보다 명확하게 이해할 수 있고 과학자들이이 프로젝트에 기여한 AstraZeneca가 개발 한 선택적 화합물과 같은 더 나은 치료법을 설계하고 테스트하는 데 도움이되기를 바랍니다.

양적이지만 초기 단계

신경 과학자들은 오랫동안 GABA A 수용체와 콜리 스틴틴 사이의 제휴에 대해 추측 해왔다. 최근 우리의 연구 결과는 자연 커뮤니케이션 그것을 정량적으로 정의하십시오.

우리가 신경 전달 물질 GABA에 반응하는 GABA A 수용체가 억제 신호 전달을 제어한다는 것을 알고 있지만, 우리는 여전히 그것이 어떻게 작동 하는지를 파악하고 있습니다. GABA 시그널링은 셀 연결에 대한 별도의 제어를 발휘하는 다양한 연결 유형을 통해 다양합니다. 이해해야 할 사항이 있습니다. 또한 GABA 신호 전달 장애는 간질 외에도 여러 가지 뇌 질환에도 영향을 미친다.

이 연구의 궁극적 인 목표는 축삭 초기 세그먼트에서 억제 연결을 제어 할 수있는 치료법을 설계하는 것입니다. 우리는 간질 발작 중에 보이는 통제 불능의 신경 사격을 끌 수있는 스위치를 담당하고 싶습니다.

나는 간질로 인생을 상상하고 있으며, 나는 또한 간질이없는 삶을 상상하고 있습니다.

이 기사는 원래 Rochelle Hines의 The Conversation에 게시되었습니다. 여기에 원본 기사를 읽으십시오.