Aviso: Esta página é uma tradução automática da página original em inglês. Por favor note uma vez que as traduções são geradas por máquinas, não tradução tudo será perfeita. Este site e suas páginas da Web destinam-se a ler em inglês. Qualquer tradução deste site e suas páginas da Web pode ser imprecisas e imprecisos no todo ou em parte. Esta tradução é fornecida como uma conveniência.

A freqüência do despedimento do circuito específico do profundo-cérebro pode alterar a actividade do forebrain, níveis do precaução

Ajustar a freqüência do despedimento de um circuito específico do profundo-cérebro imediatamente e altera dramàtica a actividade do forebrain dos ratos e os níveis do precaução, investigador da Faculdade de Medicina da Universidade de Stanford mostraram.

Os resultados, para ser publicado o 10 de dezembro em linha no eLife, implicações directas da posse para uma aproximação terapêutica cada vez mais difundida chamaram a estimulação do profundo-cérebro. Apontam ao potencial de DBS para restaurar a consciência em pacientes mìnima conscientes e opr outros casos da consciência danificada. Os resultados igualmente destacam a importância de determinar freqüências óptimas da estimulação para os dispositivos de DBS usados através de uma vasta gama de desordens do cérebro e demonstram um método para fazer aquelas determinações.

A pesquisa sugere que uma estrutura do cérebro possa ser como um rádio cujas as estações diferentes, se operando em freqüências diferentes e jogando tipos diferentes da canção, vària atraiam ou repilam “audiências de escuta diferentes.”

DBS envolve a inserção de um dispositivo da elétrico-sinalização em uma área específica do cérebro. Forneceu benefícios terapêuticos aos pacientes as desordens que variam da doença e do tremor essencial de Parkinson à depressão principal e à desordem obsessionante.

“Os métodos que nós empregamos seguindo os circuitos do regulamento do despertar no cérebro podem guiar a pesquisa de DBS sobre todas estas desordens, e outro,” disse o autor superior do estudo, Lee de Jin Hyung, PhD, professor adjunto da neurologia, da neurocirurgia e da tecnologia biológica em Stanford. “As estruturas do cérebro que nós mostramos para ser críticos no despertar de regulamento, e nas conexões entre eles, estão virtualmente as mesmas nos ratos e nos seres humanos, assim que em nós têm grandes esperanças de considerar nossos resultados, assim como nossos métodos, traduzidos em ensaios clínicos.”

A autoria do chumbo é compartilhada pelo Lee pos-doctoral de Hyun Joo do erudito, pelo PhD, e pelos alunos diplomados Jia Liu, Andrew Weitz e colmilho de Zhongnan.

Outros dos co-autores do estudo são Nicholas Schiff, DM, professor da neurologia e da neurociência na faculdade médica de Weill Cornell em New York City. Em um estudo de caso publicado em 2007, Schiff e seus colegas demonstraram aquele que estimula electricamente a parcela central do thalamus -- entradas de um roteamento da estação retransmissora do profundo-cérebro dos sentidos aos centros deprocessamento da miríade durante todo o córtice cerebral -- poderia restaurar a consciência em um paciente que estivesse em um estado mìnima consciente por seis anos.

“Mas não havia nenhuma maneira de saber trabalhou,” disse o Lee. “A estimulação elétrica provoca não selectivamente o despedimento em todos os tipos de pilhas de nervo perto da ponta de eléctrodo, incluindo aqueles em próximo mas intervalos irrelevantes. Não pode ser usada para localizar o circuito, nem circuita, em que a estimulação elétrica está exercendo seu efeito benéfico, para explicar muito menos exactamente como.”

Interacção de estruturas do cérebro

No estudo novo, o grupo do Lee seguiu a interacção entre estruturas distintas durante todo o cérebro inteiro -- entre elas o thalamus, o córtice somatosensory e o incerta do zona -- e mostrado como esta interacção regula estados do despertar. Para fazer este, combinaram diversas aproximações, incluindo o optogenetics, a ressonância magnética do inteiro-cérebro, a electroencefalografia e a electrofisiologia funcionais da único-unidade. Esta combinação permitiu que o Lee e associados excitassem ou inibissem pilhas de nervo específicas na vontade em um conjunto de pilhas de nervo no thalamus central dos ratos, ao simultaneamente observar a actividade resultante durante todo o córtice cerebral.

Optogenetics envolve instalar proteínas sensíveis à luz na superfície de pilhas de nervo selecionadas de modo que estas pilhas, e somente estas pilhas, possam ser entusiasmado ou inibidas pelas freqüências específicas do laser entregadas através de uma fibra óptica cirùrgica implantada. o fMRI do Inteiro-cérebro, com uma definição de menos do que o um-quinquagésimo de uma polegada em cada dimensão, monitora simultaneamente níveis de actividade do nervo em regiões múltiplas do cérebro. electrofisiologia da Único-unidade -- introduzindo microelétrodos no cérebro e gravando a actividade elétrica individual de pilhas de nervo -- deixa os pesquisadores zero em circuitos dentro das zonas do interesse que foram embandeiradas pela técnica mais global mas menos mais específica do fMRI do inteiro-cérebro.

Os cientistas de Stanford experimentaram nos ratos de outra maneira normais do laboratório que tinham sido bioengineered assim que determinadas pilhas de nervo excitatory no thalamus central caracterizaram proteínas sensíveis à luz em suas superfícies. O laser podia ser entregado através das fibras ópticas para causar as pilhas de nervo central-thalamic que contêm aquelas proteínas ao incêndio. Os pesquisadores estimularam os cérebros dos ratos com pulsos do laser em três freqüências diferentes --10, 40 e 100 hertz. Em cada caso, a estimulação continuou sob a forma de 20 segundos explosões, uma vez à acta, por seis minutos, imitando aproximadamente o ciclo padrão de DBS.

Em todas as três freqüências, a actividade no thalamus central aumentou. Mas os efeitos nas áreas do cérebro que recebem entradas dela eram freqüência-dependentes: Como mostrado pelo fMRI do inteiro-cérebro, muito mais tecido de cérebro no córtice frontal foi activado em 40 e 100 hertz do que em 10 hertz. Estimular o thalamus central em 10 hertz suprimiu realmente a actividade no córtice somatosensory, uma região do cérebro que recebesse entradas do thalamus central e fosse essencial ao precaução de manutenção. Os pesquisadores validaram este monitorando pilhas de nervo individuais do somatosensory-córtice usando a electrofisiologia da único-unidade.

A supressão de pilhas de nervo do somatosensory-córtice em 10 hertz implicou que as pilhas de nervo inibitórios de em outro lugar devem intervir, e que seu comportamento era freqüência-dependente.

Os investigador em seguida focalizaram no incerta do zona, uma estrutura abaixo do thalamus que consiste na maior parte em pilhas de nervo inibitórios e sabido para enviar sinais ao córtice somatosensory. Esta vez, os pesquisadores estimularam o thalamus central em 10 hertz e em 40 hertz ao olhar os efeitos no incerta do zona através da electrofisiologia da único-unidade e ao monitorar o forebrain com electroencefalografia. Encontraram que 10 hertz de estimulação induziram as formas de onda electroencephalographic e electrofisiológicas características do sono ou da inconsciência distante mais pronunciada de 40 hertz de estimulação fizeram.

Efeito da elevação contra de baixa frequência

Raciocinando que o thalamus central se estava comunicando com o incerta do zona, o grupo do Lee mais bioengineered os animais de teste de modo que a luz azul ainda despedisse acima suas pilhas de nervo central-thalamic excitatory, mas a luz amarela fecharia as pilhas de nervo inibitórios em seu incerta do zona. Continuamente estimulando a área thalamic central destes ratos com luz azul, os pesquisadores por voltas suprimiram ou permitiram a actividade do incerta do zona comutando o laser amarelo de ligar/desligar.

Como esperado, a luz amarela suprimiu a actividade da nervo-pilha no incerta do zona, liberando o córtice somatosensory da supressão observada mais cedo nos 10 hertz da estimulação optogenetic do thalamus central. Passar rapidamente fora da luz amarela ligou a actividade da nervo-pilha do incerta do zona, com supressão da actividade no recomeço somatosensory do córtice. O incerta do zona estava actuando como um interruptor freqüência-dependente.

Em uma experiência comportável, os pesquisadores estimularam optogenetically o thalamus central de ratos do sono. Em 10 hertz, os animais do sono congelaram-se, de um modo sugestivo da apreensão comportável vista nos povos que sofrem de uma apreensão da ausência, que causasse um breve lapso da consciência caracterizado frequentemente por um olhar fixo vazio. (A circunstância é mais comum nas crianças do que adultos.) Em 40 ou 100 hertz, os animais imediatamente acordaram e começaram-nos ocupada explorar seus ambientes. O EEG demonstrou as formas de onda associadas com a perda de consciência no exemplo de 10 hertz e de despertar nas freqüências mais altas.

Os resultados do estudo marcam uma SHIFT conceptual de uma noção do produto-deficit-ou-excesso de desordens do cérebro a uma teoria deprocessamento mais ligeiramente alterado de como os trabalhos de cérebro e, quando não está trabalhando bem, porque não.

Source:

Stanford University Medical Center