Доказательства ряда экспериментов и компьютерного моделирования убедительно предполагают, чтобы отдельные клетки в части мозга, известного как гиппокамп, использовали небольшую электрическую область, чтобы стимулировать и синхронизировать соседние клетки, распространяя слой деятельности слоем.Ученые сообщают об открытии в Журнале Нейробиологии на этой неделе.«Мы знаем, что есть несколько путей к нейронам, чтобы говорить друг с другом: химическая и электрическая синаптическая передача и распространение ионов», сказал Доминик Дуранд, преподаватель биоинженерии в Случае Западный Запас и ведущий автор исследования. «Но это показывает новый механизм.
Нейроны говорят друг с другом клетка к клетке, используя электрические области, размножая волну деятельности».Дуранд работал с аспирантами от Случая Нервный Технический Центр Западного Запаса: Минмин Чжан, Чэнь Цю, Рэджэт Дж. Шривэчарэн и Томас П. Ладас; и старший научный сотрудник Луис Э. Гонсалес-Рейес, чтобы заняться расследованиями, как эпилептические запуски деятельности конфискации и распространения в мозгу.Они вставили множество микроэлектрода с 64 каналами в развернутый гиппокамп модели мыши, чтобы контролировать ее деятельность.
Они тогда ввели гиппокамп, который, как известно, вовлечен в наиболее распространенную форму эпилепсии с препаратом, чтобы сделать эпилептика гиппокампа.Они заблокировали химические синапсы от передачи сигналов между нейронами, уменьшив концентрацию иона кальция ниже уровня, как правило, вовлеченного в передачу сигналов. Они тогда заблокировали то, что называют «соединениями промежутка», которые электрически передают сигналы через синапсы, вводя наркотик от малярии mefloquine, известный препятствовать процессу.
Их тесты показали, что эпилептическая деятельность продолжала распространяться со скоростью приблизительно 0,1 метров в секунду с или без синаптической передачи.Скорость распространения устранила третий известный маршрут эпилептического распространения – передача сигналов распространением ионов натрия и калия через мембраны клетки головного мозга.
Распространение также не спешит быть методом передачи.Исследователей оставили с четвертым известным способом, которым общаются нейроны: электрические области.
Когда группа клеток стреляет вместе, они могут произвести ток и электрические поля, которые могут быть достаточно большими, чтобы взволновать их соседей.Компьютерные моделирования с большим набором нейронов подтвердили, что слабая электрическая область могла, отдельно, распространить эпилептические сигналы на скорости, которая соответствовала их результатам эксперимента.
Компьютерная модель также предсказала, что передача сигнала изменит скорости в зависимости от расстояния между нейронами.Исследователи проверили предсказание, введя наркотики, которые или расширят или уменьшат пространство между клетками. Чем ближе клетки, тем быстрее передача. Чем более отдаленный клетки, тем медленнее передача, пока – на определенном расстоянии – сигнал размножился.
В течение некоторого времени врачи использовали мочегонные средства, чтобы рассматривать некоторые типы эпилепсии. Мочегонные средства известны, удаляют воду из клеток и но их свойства антиконвульсанта не известны, сказал Дуранд.
Когда вода удалена из клеток и входит во внеклеточное пространство, она увеличивает пространство между клетками и может выдвигать их вне досягаемости слабой электрической области, сказал он.Исследователи говорят, что это открытие не уменьшает важность синаптической передачи при эпилепсии, но указывает на другой механизм синхронизации и распространения.Но «это открытие имеет последствия для эпилепсии», сказал Дуранд. «Если клетки во взволнованном государстве могут говорить или влиять друг на друга, они могут синхронизировать к подобному конфискации государству, размножиться соседям, таким образом, производящим полноценную конфискацию».
Электрические области и процесс синхронизации и распространения могут быть новыми целями лекарств или другого лечения, чтобы предотвратить или ограничить конфискации.Исследователи теперь исследуют способ непосредственно проверить эффект электрического поля на поколении конфискации и распространении.