περίληψη: Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ο νευροδιαβιβαστής Orexin, και όχι η ορμόνη του στρες από μόνη της, νοραδρεναλίνη, ρυθμίζει το μέγεθος της κόρης, αμφισβητώντας την προηγούμενη κατανόηση. Οι νευρώνες της ορεξίνης επηρεάζουν το μέγεθος της κόρης ως απόκριση σε συναισθηματικές καταστάσεις και ψυχικό στρες, όχι μόνο στην έκθεση στο φως.
Τα ευρήματα συνδέουν τη δραστηριότητα της ορεξίνης με διάφορες νευρολογικές παθήσεις, συμπεριλαμβανομένης της ναρκοληψίας και της νόσου του Αλτσχάιμερ, παρέχοντας νέες διαγνωστικές οδούς. Αυτή η έρευνα μπορεί επίσης να ρίξει φως στην κατανόησή μας για τη ρύθμιση της συνείδησης και της προσοχής.
Βασικά στοιχεία:
- Οι νευρώνες της ορεξίνης, όχι η νοραδρεναλίνη, είναι κυρίως υπεύθυνοι για τη ρύθμιση του μεγέθους της κόρης, αψηφώντας τη μακροχρόνια επιστημονική πεποίθηση.
- Οι ερευνητές βρήκαν μια δοσοεξαρτώμενη σχέση μεταξύ της δραστηριότητας του νευρώνα της ορεξίνης και της διαμέτρου της κόρης, παρέχοντας έναν άμεσο τρόπο μέτρησης της δραστηριότητας της ορεξίνης.
- Αυτά τα ευρήματα συνδέουν την ορεξίνη με διάφορες νευρολογικές παθήσεις όπως το Αλτσχάιμερ, η ναρκοληψία, το εγκεφαλικό επεισόδιο και το σύνδρομο Prader-Willi, δυνητικά απλοποιώντας και βελτιώνοντας τις διαγνωστικές μεθόδους.
πηγή: ETH Ζυρίχης
Ο τρόπος με τον οποίο ο εγκέφαλος ρυθμίζει το μέγεθος της κόρης είναι διαφορετικός από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως: Ο νευροδιαβιβαστής Orexin είναι ο κύριος υπεύθυνος, εξήγησαν τώρα ερευνητές στο ETH Zurich.
Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να αλλάξει την κατανόησή μας για τη συνείδηση και ασθένειες όπως η ναρκοληψία και η νόσος του Αλτσχάιμερ.
«Το αποτέλεσμα ήταν τόσο ισχυρό, ξέραμε αμέσως ότι ετοιμαζόμασταν κάτι σημαντικό», θυμάται ο Nicola Groetsch, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Εργαστήριο Νευροσυμπεριφορικής Δυναμικής στο ETH Ζυρίχης.
Μέσω μιας σειράς προκαταρκτικών πειραμάτων σε ποντίκια, μελέτησε τους γνωστούς νευρώνες ορεξίνης, έναν από τους κύριους τομείς έρευνας του εργαστηρίου. Παρατήρησε ότι η διέγερση των νευρώνων έκανε τις κόρες των ποντικών να διαστέλλονται σημαντικά.
“Συχνά, τα αποτελέσματα της νευροδιέγερσης χάνονται στον θόρυβο των δεδομένων μέτρησης, τα οποία στη συνέχεια πρέπει να φιλτράρουμε με κόπο για να τα βρούμε. Αυτή τη φορά ήταν διαφορετικά. Το αποτέλεσμα ήταν καθαρά ορατό”, λέει.
Περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1998, οι νευρώνες της ορεξίνης εκτείνονται από τον υποθάλαμο σε όλες τις άλλες περιοχές του εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που ελέγχουν τη συνείδηση και τις αυτόνομες λειτουργίες. Αυτοί οι νευρώνες εμπλέκονται στη ρύθμιση της εναλλαγής μεταξύ ύπνου και εγρήγορσης, της προσοχής, του συστήματος ανταμοιβής, της όρεξης και της ενεργειακής δαπάνης, μεταξύ άλλων.
Απαραίτητο για τη φυσιολογική κατάσταση της κόρης
Όπως έδειξαν οι μετρήσεις του Grujic, οι νευρώνες της ορεξίνης επηρεάζουν άμεσα μια κεντρική ιδιότητα της συναισθηματικής κατάστασης ενός ατόμου: όχι μόνο τα ελαφρά ερεθίσματα προκαλούν αλλαγή στο μέγεθος των μαθητών αλλά και το ψυχικό στρες και τις συναισθηματικές εντυπώσεις.
Οι κόρες των μαθητών, που αναφέρονται κατάλληλα στην καθομιλουμένη ως παράθυρα προς την ψυχή, χρησιμοποιούνται συνήθως τόσο σε ιατρικές όσο και σε ψυχολογικές εξετάσεις: το μέγεθος της κόρης μπορεί να προσφέρει ένα μέτρο προσοχής και άλλες υποσυνείδητα ελεγχόμενες λειτουργίες ενός οργανισμού.
Μέχρι τώρα, ο κύριος καθοριστικός παράγοντας του μεγέθους της κόρης μαζί με το φως ήταν η νοραδρεναλίνη -καλύτερα γνωστή ως ορμόνη του στρες- και το σύστημα των υποδοχέων της.
Τώρα, όμως, οι ερευνητές του ETH έδειξαν ότι αντί αυτού, αυτός ο ρόλος θα πρέπει να αποδοθεί στον νευροδιαβιβαστή Orexin και στο σύστημα υποδοχέων του.
Στην πραγματικότητα, οι νευρώνες νοραδρεναλίνης δεν μπορούν να διατηρήσουν μια φυσιολογική κατάσταση κόρης χωρίς νευρώνες ορεξίνης. Εάν το σύστημα ορεξίνης είναι απενεργοποιημένο, οι κόρες των ματιών παραμένουν πολύ σφιγμένες.
«Ουσιαστικά, οι νευρώνες της νοραδρεναλίνης είναι σκλάβοι των νευρώνων της ορεξίνης», λέει ο καθηγητής ETH Denis Burdakov, σε μια ευχάριστη περιγραφή αυτής της σχέσης εξάρτησης.
Σύλλογος Ναρκοληψίας
Στα πειράματά τους, οι ερευνητές καθιέρωσαν επίσης μια δοσοεξαρτώμενη σχέση μεταξύ της νευρωνικής δραστηριότητας και της διαμέτρου της κόρης. «Οι μαθητές μας δείχνουν συγκεκριμένα πόσο ενεργοί είναι οι νευρώνες της ορεξίνης στον υποθάλαμο», λέει ο Burdakov.
Εκτός από την παροχή στους ερευνητές του εγκεφάλου με έναν νέο τρόπο μέτρησης της δραστηριότητας της ορεξίνης, αυτό ανοίγει νέους δρόμους για ιατρική θεραπεία. Υπάρχει μια μακροχρόνια σχέση μεταξύ της διαταραχής ρύθμισης της ορεξίνης και της ναρκοληψίας.
Ωστόσο, πρόσφατα έχει παρατηρηθεί ότι σχετίζεται με άλλες νευρολογικές παθήσεις όπως το Αλτσχάιμερ, το εγκεφαλικό επεισόδιο και τη γενετική διαταραχή σύνδρομο Prader-Willi.
Σε αυτήν την τελευταία κατάσταση, μια δυσλειτουργία του διεγκεφαλικού, ή του εσωτερικού εγκεφάλου – όπου βρίσκεται ο υποθάλαμος – οδηγεί σε σοβαρά σωματικά, γνωστικά και μεταβολικά συμπτώματα.
Και οι τέσσερις αυτές καταστάσεις έχουν ένα συστατικό διαταραχής ύπνου. Στο μέλλον, λέει ο Burdakov, η εξέταση του μεγέθους της κόρης θα μπορούσε να βοηθήσει στην ακριβέστερη αναζήτηση της επίδρασης της ορεξίνης σε αυτές τις καταστάσεις – και ίσως ακόμη και να απλοποιήσει και να βελτιώσει τη διάγνωση. Επί του παρόντος, η διάγνωση της ναρκοληψίας εξακολουθεί να απαιτεί οσφυονωτιαία παρακέντηση, η οποία είναι μια επεμβατική διαδικασία.
Κανονισμός ανοιχτής ευαισθητοποίησης
Ως νευροεπιστήμονας, ο Grotsch βλέπει την ανακάλυψή του ως κλειδί για την καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ρυθμίζονται οι βασικές λειτουργίες της συνείδησής μας.
«Η εξισορρόπηση της εστίασης σε οικεία πράγματα, το να αφήνουμε τις σκέψεις μας να περιπλανώνται και η εξερεύνηση του κόσμου γύρω μας είναι ένα βασικό μέρος της ικανότητάς μας να προσαρμοζόμαστε σε νέες καταστάσεις», λέει.
Ο επιπολασμός και το εύρος των διαταραχών ελλειμματικής προσοχής που διαγιγνώσκονται σήμερα δείχνει πόσο δύσκολο μπορεί να είναι να διατηρηθεί αυτή η ισορροπία, λέει ο Grotich.
Η ορεξίνη είναι ένα από τα πολλά νευρορυθμιστικά συστήματα (άλλα περιλαμβάνουν τη νοραδρεναλίνη και τη σεροτονίνη) που ρυθμίζουν αυτή την ισορροπία. Αυτά τα συστήματα ανατρέπουν την ισορροπία με τον ένα ή τον άλλο τρόπο ανάλογα με τις ανάγκες του οργανισμού.
Στις πρώτες μέρες της ανθρώπινης εξέλιξης, για παράδειγμα, οι πεινασμένοι κυνηγοί-τροφοσυλλέκτες έπρεπε να περιφέρονται αναζητώντας μια πηγή τροφής. Εάν ανταμείβονται βλέποντας κάτι που τρώνε, τότε πρέπει να μετατοπίσουν την εστίασή τους στο περιβάλλον τους, ώστε να μπορούν να κατασκοπεύουν περισσότερο φαγητό.
Και όταν οι πρώτοι άνθρωποι ήταν τελικά ικανοποιημένοι, μπορούσαν να στρέψουν την προσοχή τους στην ικανοποίηση των άλλων αναγκών τους.
Πολλαπλά υποσύνολα νευρώνων για συγκεκριμένες λειτουργίες
Στη μελέτη τους για τους νευρώνες της ορεξίνης, η ερευνητική ομάδα του Burdakov μπόρεσε να εντοπίσει υποομάδες που εμπλέκονται σε μια ποικιλία νευρωνικών λειτουργιών και επομένως σε διαφορετικά συστατικά αυτής της ομοιόστασης.
Χρησιμοποιώντας έναν ειδικό τύπο μικροσκοπίας φθορισμού, οι επιστήμονες παρατήρησαν την απόκριση μεμονωμένων νευρώνων στην ορεξίνη σε ποντίκια και τη συνέκριναν με τις διακυμάνσεις στο μέγεθος της κόρης. Χρησιμοποίησαν ένα μικροσκόπιο δύο φωτονίων, το οποίο καθιστά δυνατή την παρακολούθηση των δραστηριοτήτων μεμονωμένων κυττάρων στον εγκέφαλο.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν νευρώνες των οποίων η δραστηριότητα συσχετίστηκε θετικά με το μέγεθος των κόρης του ματιού -και επομένως το επίπεδο διέγερσης του ποντικιού- και των οποίων η δραστηριότητα συσχετίστηκε αρνητικά.
Συνάντησαν επίσης ορισμένα κύτταρα που επηρέασαν το μέγεθος της κόρης και ανταποκρίθηκαν στις ανταμοιβές, καθώς και άλλα που συνδέονταν μόνο με έναν από τους δύο παράγοντες.
Υποψήφιος για ανώτερο επίπεδο οργάνωσης
Η αναγνώριση αυτών των εξειδικευμένων υποσυνόλων εντός των νευρώνων της ορεξίνης παρέχει μια αρχική εικόνα για τους τρόπους με τους οποίους συνδέονται για να υποστηρίξουν τις κεντρικές λειτουργίες της συνείδησής μας.
Επιπλέον, ο Grujic λέει ότι η επίδραση της ορεξίνης σε μια σειρά διαφορετικών καταστάσεων συμπεριφοράς – από την προσοχή, τον ύπνο, την αλλαγή, την εγρήγορση και την αναζήτηση ανταμοιβής έως την όρεξη και τη δαπάνη ενέργειας – την καθιστά κύριο υποψήφιο για ρύθμιση υψηλότερου επιπέδου.
Τα ευρήματα των ερευνητών του ETH ανοίγουν την πόρτα σε πολλούς δρόμους επιστημονικής έρευνας που σχετίζονται με τον εντοπισμό πρόσθετων υποσυνόλων νευρώνων και τον τρόπο αλληλεπίδρασης μεταξύ τους – μεταξύ τους και με τα συστήματα σεροτονίνης και νορεπινεφρίνης.
Οι ερευνητές υποθέτουν ότι η απάντηση σε τέτοιες ερωτήσεις δεν θα οδηγήσει μόνο σε μια πιο λεπτομερή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ρυθμίζονται οι ζωτικές μας λειτουργίες.
Προβλέπουν επίσης οφέλη στη διάγνωση και τη θεραπεία των διαταραχών προσοχής και ύπνου και συναφών καταστάσεων. Και όπως δείχνουν τα παραδείγματα της νόσου του Αλτσχάιμερ και του εγκεφαλικού, αυτά τα οφέλη μπορεί να είναι μεγαλύτερα από ό,τι φαίνονται αρχικά.
Σχετικά με αυτό το Neuroscience Research News
συγγραφέας: Ντάνιελ Μέρχανς
πηγή: ETH Ζυρίχης
επικοινωνία: Daniel Meierhans – ETH Ζυρίχης
εικόνα: Η εικόνα πιστώθηκε στο Neuroscience News
Αρχική αναζήτηση: ανοιχτή πρόσβαση.
“Ο έλεγχος του μεγέθους της κόρης και η κωδικοποίησή της από νευρώνες υποθαλαμικής ορεξίνηςΓράφτηκε από τους Grujic N et al. Φυσική νευροεπιστήμη
μια περίληψη
Ο έλεγχος του μεγέθους της κόρης και η κωδικοποίησή της από νευρώνες υποθαλαμικής ορεξίνης
Οι νευρώνες της ορεξίνης του εγκεφάλου (υποκρετίνη) εμπλέκονται στην αλλαγή ύπνου-εγρήγορσης και στην αναζήτηση ανταμοιβής, αλλά ο ρόλος τους στη δυναμική της ταχείας αφύπνισης και της αντίληψης ανταμοιβής είναι ασαφής.
Εδώ, η διέγερση, η διαγραφή και οι in vivo καταγραφές για τα κύτταρα αποκάλυψαν ισχυρούς συσχετιστικούς και αιτιολογικούς δεσμούς μεταξύ της διαστολής της κόρης – ένας δείκτης κβαντικής διέγερσης – και της κυτταρικής δραστηριότητας της ορεξίνης.
Η κωδικοποίηση για τη διέγερση και την ανταμοιβή κατανεμήθηκε σε κύτταρα ορεξίνης, υποδηλώνοντας ότι είναι εξειδικευμένα για γρήγορες, πολλαπλές συνδέσεις σε στιγμιαίες καταστάσεις διέγερσης και ανταμοιβής.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”