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A pesquisa pode conduzir aos tratamentos melhorados para a saúde mental

Os institutos de saúde nacionais concederam a pesquisadores de Penn State uma concessão $1,85 milhões para desenvolver uma maneira nova de testar se as deficiências orgânicas em determinadas áreas do cérebro conduzem às complicações da saúde mental e às desordens do cérebro. Se provada, a pesquisa conduziria para melhorar tratamentos da saúde mental.

Como o Internet, o cérebro é um sistema altamente interconectado. Contem muitas secções diferentes, conhecidas como as regiões do cubo, que mantêm a função normal do cérebro e permitem o comportamento complexo. Muitos peritos da saúde mental acreditam que as propriedades alteradas da rede do cérebro são uma causa subjacente da doença mental.

Os co-investigador na concessão são Nanyin Zhang, professor do Huck da imagem lactente de cérebro no departamento de Penn State da engenharia biomedicável, e Yingwei Mao, professor adjunto da biologia.

A deficiência orgânica de regiões do cubo foi supor para ser uma causa directa da função alterada da rede do cérebro e patofisiologia de desordens do cérebro.”

Nanyin Zhang, professor do Huck da imagem lactente de cérebro, departamento da engenharia biomedicável, Penn State

“Por exemplo, a análise de rede do cérebro nos pacientes com doença de Alzheimer mostrou esse amyloid-beta depósito, conjuntos de proteínas anormais que são um sinal comum de Alzheimer, foi acumulada principalmente em cubos funcionais.”

Testar a hipótese apresenta um desafio original -- a actividade selectivamente de manipulação do cubo do cérebro e o relacionamento de seu impacto ocasional em redes do cérebro nos seres humanos são difíceis. Zhang propor uma aproximação diferenciada que comece usando ferramentas pioneiros para manipular a actividade de um cubo nos animais.

Os pesquisadores no Neuroimaging Translational de Zhang e no laboratório da neurociência de sistemas usarão o estado de descanso MRI funcional (fMRI) quetraçam e o comportamento do monitor em um modelo acordado do rato para calibrar o impacto das manipulações em redes do cérebro.

“Nosso laboratório construiu uma plataforma que integrasse o fMRI, testes do comportamento da electrofisiologia, do chemogenetics, do optogenetics e do animal,” Zhang disse. “Esta plataforma permite que nós recolham a informação multi-dimensional e da multi-escala no mesmo animal acordado.”

Chemogenetics usa macromoléculas para interagir com as moléculas pequenas visadas, e Zhang usará os fármacos conhecidos como os receptors do desenhista ativados exclusivamente por drogas de desenhista (DREADDs) com esta finalidade. Optogenetics usa a luz para controlar os neurônios genetically alterados.

Os pesquisadores aplicarão estas técnicas para manipular a actividade em uma região do cubo do cérebro e para medir como o cérebro inteiro reconfigura em reacção às manipulações.

“Usando o optogenetics, nós podemos manipular a actividade neural no calendário do milissegundo, e usando DREADDs, nós podemos manipular a actividade neural nas escalas de épocas das horas aos dias,” Zhang disse.

“Finalmente, as imagens simultâneas de vista da electrofisiologia-fMRI permitirão que nós relacionem directamente a rede do cérebro e mudanças comportáveis a sua base neural no cubo do cérebro.”

Na primeira fase do estudo, Zhang e sua equipe documentarão mudanças nas propriedades da rede do cérebro causadas suprimindo um cubo do cérebro. Usando DREADDs, a equipe examinará o papel da estimulação manual a um cubo na dinâmica da rede do cérebro.

Trabalharão então para compreender o relacionamento entre a actividade do cubo da rede e a função específica do cérebro e para determinar então o papel funcional de cada cubo e comportamentos relacionados nos ratos. Finalmente, estudarão o impacto da supressão constante de um cubo na reorganização a longo prazo da rede do cérebro e no comportamento resultante.

“Esta pesquisa é porque explicará o relacionamento causal entre a deficiência orgânica a curto prazo e a longo prazo de um cubo e de reconfigurações da rede do cérebro,” Zhang importante disse. “Isto por sua vez ajudar-nos-á a compreender a causa das mudanças em grande escala da rede do cérebro observadas em desordens numerosas do cérebro e a permitir melhores agradecimentos dos tratamentos a este conhecimento novo.”

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