Usando um modelo simples para estudar como a serotonina modula o comportamento

Na experiência popular a história de como a serotonina modula o cérebro pôde parecer simples: estale um antidepressivo, níveis da serotonina vão acima, humor melhora. Mas os neurocientistas reconhecem como pouco eles sabe sobre como o neurotransmissor afecta circuitos e comportamento no cérebro humano incredibly complexo. Para revelar os princípios de como a serotonina trabalha realmente, os cientistas no instituto do Picower do MIT para aprender e a memória, financiado por um $1,16 milhões novo, concessão de quatro anos dos institutos de saúde nacionais, empregarão um modelo distante mais simples: os elegans do sem-fim C. do nemátodo.

Embora é minúsculo, transparente e esportes um sistema nervoso com os somente 302 neurônios, os elegans do C. são um sistema poderoso para estudar como a serotonina modula estados do cérebro, disseram o investigador principal Steven Flavell da concessão, o professor da revelação de carreira dos irmãos do Lister no instituto de Picower e o professor adjunto no departamento do cérebro e de ciências cognitivas. Os elegans e os mamíferos do C. compartilham de muita da mesma maquinaria molecular básica para emitir-se e receber a serotonina. Mas ao contrário dentro de um mamífero, todos os neurônios e sua conectividade foram traçados precisamente para fora em elegans do C. e os cientistas podem exercer o controle genético poderoso sobre cada pilha, incluindo aquelas que expressam cada um dos receptors distintos da serotonina do sem-fim cinco. Além disso, o laboratório de Flavell desenvolveu um sistema inovativo da imagem lactente que pudesse confiantemente imagem a actividade do cálcio de virtualmente cada neurônio no tempo real, mesmo enquanto um sem-fim livremente desliza e contorce ao redor em resposta às manipulações experimentais.

Essencialmente, a equipe de Flavell pode tomar quase o pleno controlo do sistema serotonergic do sem-fim e simultaneamente observar a resposta de virtualmente cada neurônio no cérebro inteiro. Isto dá-lhes as capacidades necessários que não estão disponíveis nos mamíferos para figurar para fora como os testes padrões de variação da liberação da serotonina podem estimular os receptors distintos (ou as combinações deles) em uma multidão de neurônios em uma variedade de circuitos para modular comportamentos diferentes.

Foco na alimentação

Aproveitando-se um paradigma bem definido para a função serotonergic e tecnologias imagiológicas pioneiros, nós somos posicionados bem para examinar como a liberação modelada da serotonina activa tipos distintos do receptor durante todo um circuito para mudar os testes padrões em grande escala da actividade que causam o comportamento.”

Steven Flavell, professor da revelação de carreira dos irmãos do Lister no instituto de Picower e professor adjunto no departamento do cérebro e de ciências cognitivas

Em dezembro de 2018, o laboratório de Flavell publicou um papel na exibição da pilha como um neurônio particular dos elegans do C. chamou sentidos de NSM quando um sem-fim começou a alimentação nas bactérias e sinaliza outros neurônios através da serotonina para retardar para baixo o sem-fim para saborear a refeição. Desde então, seu laboratório estudou como manipular a liberação da serotonina de NSM modela influências o comportamento de retardamento do sem-fim e começou a traçar para fora que os receptors da serotonina em que os neurônios jogam um papel naqueles efeitos, por exemplo genetically batendo para fora os receptors individuais, ou as combinações de receptors, para ver o que muda.

Com a concessão nova, o laboratório expandirá nestes estudos e irá bem além conseguir sistematicamente três alvos: traço para fora que as combinações de receptors da serotonina negociam o efeito da serotonina no comportamento e em identificar os neurônios exactos onde funcionam; analisando como a serotonina altera a actividade do inteiro-cérebro; e determinando como os circuitos serotonina-responsivos e a actividade de cérebro inteira diferem quando os sem-fins deverem equilibrar estímulos contrários com sugestões apetitosas do alimento. Quando os primeiros dois grupos de experiências explicarão como o cérebro distribui a serotonina para modular o comportamento, o terceiro alvo mostrará como aquela dinâmica muda em uns ambientes mais complexos.

“Surpreendentemente, estas edições fundamentais relativas à sinalização da serotonina permanecem compreendidas deficientemente,” Flavell disse. “Resolvê-los aumentaria extremamente nossa compreensão do sistema serotonergic.”