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La investigación puede llevar a los tratamientos perfeccionados para la salud mental

Los institutos de la salud nacionales concedieron a investigadores del Estado de Penn una concesión $1,85 millones para desarrollar una nueva manera de probar si las disfunciones en ciertas áreas del cerebro llevan a las complicaciones de la salud mental y a los desordenes del cerebro. Si estuvo probada, la investigación llevaría para mejorar tratamientos de la salud mental.

Como el Internet, el cerebro es un sistema altamente interconectado. Contiene muchas diversas secciones, conocidas como regiones del cubo, que mantienen la función normal del cerebro y habilitan comportamiento complejo. Muchos expertos de la salud mental creen que las propiedades alteradas de la red del cerebro son una causa subyacente de la enfermedad mental.

Los co-investigadores en la concesión son Nanyin Zhang, profesor del Huck de las imágenes cerebrales en el departamento del Estado de Penn de la ingeniería biomédica, y Yingwei Mao, profesor adjunto de la biología.

La disfunción de las regiones del cubo se ha presumido para ser una causa directa de la función alterada de la red del cerebro y patofisiología de los desordenes del cerebro.”

Nanyin Zhang, profesor del Huck de las imágenes cerebrales, departamento de la ingeniería biomédica, el Estado de Penn

“Por ejemplo, el análisis de red del cerebro en pacientes con la enfermedad de Alzheimer mostró esa deposición amiloide-beta, atados de las proteínas anormales que son un signo común de Alzheimer, fue acumulado principal en cubos funcionales.”

La prueba de la hipótesis presenta un reto único -- la actividad selectivamente de manipulación del cubo del cerebro y relacionar su impacto casual en redes del cerebro en seres humanos es difíciles. Zhang propone una aproximación polifacética que comience usando las herramientas puntas a manipular la actividad de un cubo en animales.

Los investigadores en Neuroimaging de translación de Zhang y laboratorio de la neurología de sistemas utilizarán el estado que descansa MRI funcional (fMRI) cerebro-que correlacionan y el comportamiento del monitor en un modelo despierto de la rata para calibrar el impacto de las manipulaciones en redes del cerebro.

“Nuestro laboratorio ha construido una plataforma que integra el fMRI, las pruebas del comportamiento de la electrofisiología, del chemogenetics, del optogenetics y del animal,” Zhang dijo. “Esta plataforma permite que cerco la información multidimensional y de la multi-escala en el mismo animal despierto.”

Chemogenetics utiliza las macromoléculas para obrar recíprocamente con las pequeñas moléculas apuntadas, y Zhang utilizará los productos farmacéuticos conocidos como receptores del proyectista activados exclusivamente por las drogas de diseño (DREADDs) con este fin. Optogenetics utiliza la luz para controlar las neuronas genético modificadas.

Los investigadores aplicarán estas técnicas para manipular actividad en una región del cubo del cerebro y para medir cómo el cerebro entero configura de nuevo en reacción a las manipulaciones.

“Usando optogenetics, podemos manipular actividad de los nervios en el calendario del milisegundo, y con DREADDs, podemos manipular actividad de los nervios en escalas de tiempo de horas a los días,” Zhang dijo.

“Finalmente, las imágenes simultáneas de visión de la electrofisiología-fMRI permitirán que relacionemos directamente la red del cerebro y cambios del comportamiento a su base de los nervios en el cubo del cerebro.”

En la primera fase del estudio, Zhang y sus personas documentarán cambios en las propiedades de la red del cerebro causadas suprimiendo un cubo del cerebro. Usando DREADDs, las personas examinarán el papel del estímulo manual a un cubo en dinámica de la red del cerebro.

Entonces trabajarán para entender el lazo entre la actividad del cubo de la red y la función específica del cerebro y después para determinar el papel funcional de cada cubo y comportamientos relacionados en ratas. Finalmente, estudiarán el impacto de la supresión constante de un cubo en la reorganizaci n a largo plazo de la red del cerebro y el comportamiento resultante.

“Esta investigación es porque aclarará el lazo causal entre la disfunción a corto plazo y a largo plazo de un cubo y de las reconfiguraciones de la red del cerebro,” Zhang importante dijo. “Esto a su vez nos ayudará a entender la causa de los cambios en grande de la red del cerebro observados en desordenes numerosos del cerebro y a habilitar mejores gracias de los tratamientos a este nuevo conocimiento.”

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