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Os neurocientistas traçam a guarda-cancela sensorial do cérebro em detalhe inaudito

Muitos povos com hipersensibilidade sensorial da experiência do autismo, deficits de atenção, e rompimento do sono. Uma região do cérebro que foi implicada nestes sintomas é o núcleo reticular thalamic (TRN), que é acreditado actuar como uma guarda-cancela para a informação sensorial que flui ao córtice.

Uma equipe dos pesquisadores do MIT e do instituto largo do MIT e do Harvard tem traçado agora o TRN em detalhe inaudito, revelando que a região contem duas sub-redes distintas dos neurônios com funções diferentes. Os resultados poderiam oferecer a pesquisadores uns alvos mais específicos para projetar as drogas que poderiam aliviar alguma do sensorial, sono, e os sintomas da atenção do autismo, dizem Guoping Feng, um dos líderes da equipa de investigação.

A ideia é que você poderia muito especificamente visar um grupo de neurônios, sem afetar o cérebro inteiro e outras funções cognitivas.”

Guoping Feng, o James W. e professor de Patricia Poitras da neurociência no MIT e de um membro do instituto do McGovern do MIT para a pesquisa do cérebro

Feng; Zhanyan Fu, director adjunto da neurobiologia no centro do Stanley do instituto largo para a pesquisa psiquiátrica; e Joshua Levin, um líder superior do grupo no instituto largo, é os autores superiores do estudo, que aparece hoje na natureza. Os autores principais do papel são postdoc anterior Yinqing Li do MIT, postdoc largo anterior Violeta López-Huerta do instituto, e cientista largo Xian Adiconis da pesquisa do instituto.

Populações distintas

Quando a entrada sensorial dos olhos, das orelhas, ou de outros órgãos sensoriais chega em nossos cérebros, vai primeiramente ao thalamus, que a retransmite então ao córtice para o processamento de mais alto nível. Os prejuízos destes circuitos thalamo-corticais podem conduzir aos deficits de atenção, à hipersensibilidade ao ruído e aos outros estímulos, e aos problemas do sono.

Um dos caminhos principais que o fluxo de informação dos controles entre o thalamus e o córtice é o TRN, que é responsável para obstruir a entrada sensorial para fora de confusão. Em 2016, Feng e o professor adjunto Michael que do MIT Halassa, que é igualmente um autor do papel novo da natureza, descobriu que a perda de um gene chamou Ptchd1 afectam significativamente a função de TRN. Nos meninos, a perda deste gene, que é levado no cromossoma de X, pode conduzir aos deficits de atenção, à hiperactividade, à agressão, à inabilidade intelectual, e às desordens do espectro do autismo.

Nesse estudo, os pesquisadores encontraram que quando o gene Ptchd1 foi batido para fora nos ratos, os animais mostraram muitos dos mesmos defeitos comportáveis vistos em pacientes humanos. Quando foi batido para fora somente no TRN, os ratos mostraram somente a hiperactividade, os deficits de atenção, e o rompimento do sono, sugerindo que o TRN fosse responsável para aqueles sintomas.

No estudo novo, os pesquisadores quiseram tentar aprender mais sobre os tipos específicos de neurônios encontrados no TRN, na esperança de encontrar maneiras novas de tratar deficits da hiperactividade e de atenção. Actualmente, aqueles sintomas são tratados o mais frequentemente com as drogas do estimulante tais como o ritalin, que têm efeitos difundidos durante todo o cérebro.

“Nosso objetivo era encontrar algumas maneiras específicas de modular a função da saída thalamo-cortical e para relacioná-la às desordens neurodevelopmental,” Feng diz. “Nós decidimos tentar usar a tecnologia da único-pilha para dissecar para fora que tipos da pilha estão lá, e que genes são expressados. Há os genes específicos que são druggable como um alvo?”

Para explorar essa possibilidade, os pesquisadores arranjaram em seqüência as moléculas do RNA de mensageiro encontradas nos neurônios do TRN, que revela os genes que estão sendo expressados naquelas pilhas. Isto permitiu que identificassem centenas de genes que poderiam ser usados para diferenciar as pilhas em duas subpopulações, com base em como fortemente expressam aqueles genes particulares.

Encontraram que uma destas populações da pilha está ficado situada no núcleo do TRN, quando a outro formar uma camada muito fina que cerca o núcleo. Estas duas populações igualmente formam conexões às peças diferentes do thalamus, pesquisadores encontrados. Baseado naquelas conexões, os pesquisadores supor que as pilhas no núcleo estão envolvidas em retransmitir a informação sensorial ao córtice do cérebro, quando as pilhas na camada exterior parecerem ajudar a informação coordenada que entra com os sentidos diferentes, tais como a visão e a audição.

De “alvos Druggable”

Os pesquisadores planeiam agora estudar os papéis de variação que estas duas populações dos neurônios podem ter em uma variedade de sintomas neurológicos, incluindo deficits de atenção, hipersensibilidade, e rompimento do sono. Usando técnicas genéticas e optogenetic, esperam determinar os efeitos de ativar ou de inibir tipos diferentes da pilha de TRN, ou os genes expressados naquelas pilhas.

“Que pode nos ajudar no futuro realmente a desenvolver os alvos druggable específicos que podem potencial modular funções diferentes,” Feng diz. “os circuitos Thalamo-corticais controlam muitas coisas diferentes, tais como a percepção sensorial, o sono, a atenção, e a cognição, e pode-se ser que estes possam ser visados mais especificamente.”

Esta aproximação poderia igualmente ser útil para tratar a atenção ou as desordens da hipersensibilidade mesmo quando não são causadas por defeitos na função de TRN, os pesquisadores dizem.

“TRN é um alvo onde se você aumenta sua função, você possa poder corrigir os problemas causados por prejuízos dos circuitos thalamo-corticais,” Feng diz. “Naturalmente nós somos longe da revelação de qualquer tipo do tratamento, mas o potencial é que nós podemos usar a tecnologia da único-pilha para compreender não somente como o cérebro se organiza, mas igualmente como as funções do cérebro podem ser segregadas, permitindo que você identifique os alvos muito mais específicos que modulam funções específicas.”