Naukowcy identyfikują najlepsze metody badania spoczynkowych stanów mózgu marmozet

Naukowcy identyfikują najlepsze metody badania spoczynkowych stanów mózgu marmozet

Zespół kierowany przez naukowców z Tokyo Metropolitan University zidentyfikował najlepsze metody badania stanu spoczynku mózgów marmozet za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego. W badaniach często wykorzystuje się środki uspokajające i znieczulające, aby ograniczyć ruchy podczas pomiarów, ale same leki mogą wpływać na aktywność mózgu. Zespół zbadał siedem leków i zidentyfikował opcje, które pozwalają zachować normalne funkcjonowanie, minimalizując jednocześnie ruch. Ich praca poszerza ramy badawcze dla ważnego organizmu modelowego.

Organizmy modelowe to gatunki badane przez naukowców w celu zrozumienia pewnych aspektów biologii, które mogą mieć zastosowanie w przypadku innych organizmów. Przykłady obejmują szeroką gamę rozmiarów i gatunków, od drożdży piekarskich i muszek owocowych po świnki morskie. Ostatnio dużym zainteresowaniem, szczególnie w naukach neurologicznych, cieszy się marmozeta zwyczajna, mały naczelny pochodzący z Ameryki Południowej. Pomimo niewielkich rozmiarów ciała zachowują wysoko rozwiniętą strukturę mózgu naczelnych, co umożliwia prowadzenie badań, które mogą rzucić światło na to, jak działają nasze mózgi i jak możemy pokonać choroby wpływające na wyższą funkcję mózgu.

Ważną linią badań jest wykorzystanie funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) do badania mózgów marmozet w spoczynku. fMRI to nieinwazyjna technika obrazowania, która umożliwia obrazowanie przepływu krwi w organizmie; w mózgu może to być związane z lokalną aktywnością. Zapewnia to unikalny wgląd w sieć stanu spoczynku (RSN), ważną sieć połączeń między różnymi częściami mózgu. Jednak badanie marmozet w aparacie fMRI wymaga ograniczeń; to z kolei wymaga środków uspokajających/znieczulających, aby zminimalizować cierpienie zwierząt. Same leki mogą zakłócać aktywność mózgu i ograniczać zakres wyników badań.

Dlatego zespół naukowców pod kierownictwem profesora nadzwyczajnego Junichi Hata postanowił zbadać leki, które mają najmniejszy wpływ na RSN. Przetestowali siedem popularnych środków uspokajających i znieczulających, porównali RSN zwierzęcia na jawie i podczas przyjmowania leków oraz prześledzili ruchy głowy, co z kolei może mieć wpływ na jakość danych. Odkryli, że leki midazolam (Mida) i deksmedetomidyna (Dex) najlepiej chronią sieć, ale pozostawiają pewne ślady ruchu głowy. Stwierdzono, że trzy z pozostałych pięciu, Alfaxalone (Alfa), Isofluran (Iso) i Sevofluran (Sevo), mają znaczący wpływ na funkcjonowanie mózgu, ale dwa ostatnie, Propofol (Propo) i połączenie izofluranu i deksmedetomidyny (IsoDex), chronią wystarczającą ilość RSN przy minimalnym ruchu. Zespół doszedł do wniosku, że midazolam lub deksmedetomidyna w połączeniu z łagodnym unieruchomieniem mogą być najbardziej realistycznym rozwiązaniem pozwalającym uzyskać najdokładniejsze dane, ale jeśli unieruchomienie jest trudne, należy zastosować propofol lub kombinację izofluranu i deksmedetomidyny.

Chociaż badania nad właściwym dawkowaniem i jego wpływem na funkcjonowanie mózgu wciąż trwają, wyniki te dostarczają jasnych wskazówek, w jaki sposób należy prowadzić przyszłe badania nad marmozetami. Lepsze dane będą oznaczać nowe, ekscytujące postępy w zrozumieniu najważniejszych funkcji mózgu i powiązanych patologii.

Praca ta była wspierana przez Program Mapowania Mózgu przez Integrated Neurotechnologies for Disease Studies Japońskiej Agencji Badań i Rozwoju Medycznego (numer grantu JP21dm0207001), grant KAKENHI Grant-in-Aid od Japońskiego Towarzystwa Promocji Nauki (numer grantu JP20H03630) oraz „Platformę MRI”, program w ramach Projektu Promocji Publicznego Wykorzystania Zaawansowanej Infrastruktury Badawczej Ministerstwa Edukacji, Kultury, Sport, nauka i technologia Japonii (numer grantu JPMXS0450400622).

Źródło:

Uniwersytet Metropolitalny w Tokio

Odniesienie:

Muta, K. i in. (2022) Wpływ środków uspokajających lub znieczulających na pomiar spoczynkowej funkcji mózgu u marmozet. Kora mózgowa. doi.org/10.1093/cercor/bhac406.

.