Forscher identifizieren die besten Methoden, um den Ruhezustand des Gehirns bei Weißbüschelaffen zu untersuchen
Ein Team unter der Leitung von Forschern der Tokyo Metropolitan University hat die besten Methoden zur Untersuchung des Ruhezustands des Gehirns von Weißbüschelaffen mithilfe der funktionellen MRT identifiziert. In Studien werden häufig Beruhigungsmittel und Anästhetika verwendet, um die Bewegung während der Messungen einzuschränken, aber die Medikamente selbst können die Gehirnaktivität beeinträchtigen. Das Team untersuchte sieben Medikamente und identifizierte Optionen, die die normale Funktion bewahrten und gleichzeitig die Bewegung minimierten. Ihre Arbeit erweitert den Forschungsrahmen für einen wichtigen Modellorganismus.
Modellorganismen sind Arten, die von Wissenschaftlern untersucht werden, um bestimmte Aspekte der Biologie zu verstehen, die möglicherweise auf andere Organismen zutreffen. Die Beispiele umfassen ein breites Spektrum an Größen und Arten, von Bäckerhefe und Fruchtfliegen bis hin zu Meerschweinchen. In jüngster Zeit hat der Weißbüschelaffe, ein ursprünglich aus Südamerika stammender kleiner Primat, großes Interesse auf sich gezogen, insbesondere in den neurologischen Wissenschaften. Trotz ihrer winzigen Körpergröße behalten sie die hochentwickelte Gehirnstruktur von Primaten bei, was es ermöglicht, Studien durchzuführen, die Aufschluss darüber geben können, wie unser eigenes Gehirn funktioniert und wie wir Krankheiten überwinden können, die eine höhere Gehirnfunktion beeinträchtigen.
Eine wichtige Forschungsrichtung ist die Verwendung von funktioneller MRT (fMRI), um das Gehirn von Krallenaffen im Ruhezustand zu untersuchen. fMRI ist eine nicht-invasive Bildgebungstechnik, die den Blutfluss im Körper abbilden kann; im Gehirn kann dies mit lokalisierter Aktivität in Verbindung gebracht werden. Dies ermöglicht einen einzigartigen Einblick in das Resting State Network (RSN), ein wichtiges Netzwerk von Verbindungen zwischen verschiedenen Teilen des Gehirns. Das Studium von Weißbüschelaffen in einem fMRI-Gerät erfordert jedoch Einschränkungen; dies wiederum erfordert Beruhigungsmittel/Anästhetika, um die Belastung der Tiere zu minimieren. Die Medikamente selbst können die Gehirnaktivität beeinträchtigen und den Umfang der Befunde einschränken.
Daher machte sich ein Forscherteam unter der Leitung von Associate Professor Junichi Hata daran, Medikamente zu untersuchen, die den geringsten Einfluss auf die RSN haben. Sie testeten sieben gängige Beruhigungsmittel und Anästhetika, verglichen die RSN des Tieres im Wachzustand und während der Medikation und verfolgten die Kopfbewegungen, die ihrerseits die Qualität der Daten beeinträchtigen können. Sie fanden heraus, dass die Medikamente Midazolam (Mida) und Dexmedetomidin (Dex) das Netzwerk am besten bewahrten, aber einige Spuren von Kopfbewegungen hinterließen. Drei der verbleibenden fünf, Alfaxalone (Alfa), Isoflurane (Iso) und Sevoflurane (Sevo), erwiesen sich als signifikant beeinträchtigend auf die Gehirnfunktion, aber die letzten beiden, Propofol (Propo) und eine Kombination aus Isoflurane und Dexmedetomidin (IsoDex), blieben erhalten genug von der RSN, während die Bewegung minimal gehalten wird. Das Team kam zu dem Schluss, dass Midazolam oder Dexmedetomidin in Kombination mit einer leichten Zurückhaltung die realistischste Lösung sein könnten, um die genauesten Daten zu erhalten, aber wenn die Zurückhaltung schwierig ist, sollte entweder Propofol oder die Kombination Isofluran/Dexmedetomidin verwendet werden.
Obwohl Studien über die richtige Dosierung und ihre Auswirkungen auf die Gehirnfunktion noch in Arbeit sind, geben diese Ergebnisse eine klare Richtung vor, wie zukünftige Studien an Weißbüschelaffen durchgeführt werden sollten. Bessere Daten werden aufregende neue Fortschritte beim Verständnis der Gehirnfunktion auf hoher Ebene und verwandter Pathologien bedeuten.
Diese Arbeit wurde unterstützt durch das Program for Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies der Japan Agency for Medical Research and Development (Grant Number JP21dm0207001), ein KAKENHI Grant-in-Aid der Japan Society for the Promotion of Science (Grant Number JP20H03630) und die „MRI-Plattform“, ein Programm des Projekts zur Förderung der öffentlichen Nutzung fortschrittlicher Forschungsinfrastruktur des japanischen Ministeriums für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie (Grant Number JPMXS0450400622).
Quelle:
Referenz:
Muta, K., et al. (2022) Wirkung von Beruhigungsmitteln oder Anästhetika auf die Messung der Ruhehirnfunktion bei Weißbüschelaffen. Zerebraler Kortex. doi.org/10.1093/cercor/bhac406.
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