Forskere identifiserer de beste metodene for å studere hvilende hjernetilstander hos silkeaper

Forskere identifiserer de beste metodene for å studere hvilende hjernetilstander hos silkeaper

Et team ledet av forskere ved Tokyo Metropolitan University har identifisert de beste metodene for å studere hviletilstanden til marmosethjerner ved hjelp av funksjonell MR. Studier bruker ofte beroligende og bedøvelsesmidler for å begrense bevegelse under målinger, men selve stoffene kan påvirke hjerneaktiviteten. Teamet undersøkte syv medisiner og identifiserte alternativer som bevarte normal funksjon mens de minimerte bevegelse. Arbeidet deres utvider forskningsrammeverket for en viktig modellorganisme.

Modellorganismer er arter som forskere studerer for å forstå visse aspekter ved biologi som kan gjelde for andre organismer. Eksempler inkluderer et bredt spekter av størrelser og arter, fra bakegjær og fruktfluer til marsvin. Nylig har den vanlige silkeapen, en liten primat som opprinnelig kommer fra Sør-Amerika, tiltrukket seg betydelig interesse, spesielt innen nevrologiske vitenskaper. Til tross for sin lille kroppsstørrelse, beholder de den høyt utviklede hjernestrukturen til primater, noe som gjør det mulig å gjennomføre studier som kan belyse hvordan vår egen hjerne fungerer og hvordan vi kan overvinne sykdommer som påvirker høyere hjernefunksjon.

En viktig forskningslinje er bruken av funksjonell MR (fMRI) for å studere silkeakehjerner i hvile. fMRI er en ikke-invasiv bildeteknikk som kan avbilde blodstrømmen i kroppen; i hjernen kan dette være assosiert med lokalisert aktivitet. Dette gir et unikt innblikk i Resting State Network (RSN), et viktig nettverk av forbindelser mellom ulike deler av hjernen. Men å studere silkeake i en fMRI-maskin krever begrensninger; dette krever igjen beroligende/bedøvelsesmidler for å minimere plagene for dyrene. Stoffene i seg selv kan forstyrre hjerneaktiviteten og begrense omfanget av funn.

Derfor satte et team av forskere ledet av førsteamanuensis Junichi Hata seg for å undersøke medisiner som har minst innvirkning på RSN. De testet syv vanlige beroligende midler og bedøvelsesmidler, sammenlignet dyrets RSN mens de var våken og mens de var på medisiner, og sporet hodebevegelser, som igjen kan påvirke kvaliteten på dataene. De fant at stoffene midazolam (Mida) og dexmedetomidin (Dex) bevarte nettverket best, men etterlot noen spor av hodebevegelser. Tre av de resterende fem, Alfaxalone (Alfa), Isoflurane (Iso) og Sevoflurane (Sevo), ble funnet å ha en betydelig innvirkning på hjernens funksjon, men de to siste, Propofol (Propo) og en kombinasjon av Isoflurane og Dexmedetomidin (IsoDex), bevarte nok av RSN mens de holdt bevegelsen minimal. Teamet konkluderte med at midazolam eller dexmedetomidin kombinert med mild tilbakeholdenhet kan være den mest realistiske løsningen for å få de mest nøyaktige dataene, men hvis tilbakeholdenhet er vanskelig, bør enten propofol eller isofluran/dexmedetomidin-kombinasjonen brukes.

Selv om studier på riktig dosering og dens effekter på hjernefunksjonen fortsatt pågår, gir disse resultatene klare retningslinjer for hvordan fremtidige silakeap-studier bør utføres. Bedre data vil bety spennende nye fremskritt i forståelsen av hjernefunksjon på høyt nivå og relaterte patologier.

Dette arbeidet ble støttet av Program for Brain Mapping av Integrated Neurotechnologies for Disease Studies fra Japan Agency for Medical Research and Development (Grant Number JP21dm0207001), en KAKENHI Grant-in-Aid fra Japan Society for the Promotion of Science (Grant Number JP20H03630 for), og et "MRI-program for Advanced Research Platform of Project for" Kunnskaps-, kulturdepartementet, Japans sport, vitenskap og teknologi (tilskuddsnummer JPMXS0450400622).

Kilde:

Tokyo Metropolitan University

Referanse:

Muta, K., et al. (2022) Effekter av beroligende midler eller anestetika på måling av hvilende hjernefunksjon hos silkeabber. Cerebral cortex. doi.org/10.1093/cercor/bhac406.

.