Представлением об особой роли серотонинергической системы в когнитивных функциях поделились ученые из Японии. С помощью оптогенетической стимуляции серотонинового центра мозга — ядер дорсального шва – и фМРТ они зафиксировали у мышей активацию всего мозга, включая области, ответственные за поведение и мотивацию. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.
Credit: Takata N. et al. / Nature Communications 2024
Множество исследовательских групп изучают роль серотонина в функционировании разных систем организма. Серотонин по своей природе – это нейромодулятор, значение которого сложно переоценить. Его влияние простирается от модуляции поведенческих функций, начиная с регуляции сна, пищевого и полового поведения, памяти и обучения, и заканчивая контролем отрицательных эмоций и формированием мотивированного поведения. Однако то, как именно серотонин вызывает такое разнообразие эффектов через проекции всего мозга и различные рецепторы, до сих пор оставалось неясным.
В своей работе для того, чтобы исследовать эффекты серотонинергических проекций головного мозга, ученые измеряли реакцию мышей на оптогенетическую стимуляцию серотониновых нейронов в ядре дорсального шва (DRN) – основном источнике серотонина в головном мозге. Для этого они использовали оптогенетическую функциональную МРТ (опто-фМРТ), сочетающую стимуляцию серотонинергических нейронов DRN, а также измерение активности всего мозга с помощью фМРТ.
Особенность метода оптогенетики заключается в том, что с ее помощью возможно избирательно стимулировать и активировать нужные нейроны. Это достигается за счет воздействия света определенной длины на нейроны, в мембраны которых встроены опсины – белки, реагирующие на возбуждение светом. А чтобы зафиксировать изменения после активации, мышей помещали в новый МРТ-сканер с мощным магнитным полем.
Credit: Takata N. et al. / Nature Communications 2024
Ученые провели опыты как на бодрствующих, так и на спящих мышах под анестезией. В результате удалось увидеть, какие области мозга активировались и деактивировались у мышей во время бодрствования и под наркозом при активации серотониновых нейронов в DRN.
В более ранних работах исследователи демонстрировали, что кора головного мозга и базальные ганглии в основном деактивируются под наркозом, что также подтвердилось и с помощью опто-фМРТ методики. В состоянии бодрствования мышей, напротив, эти области значительно активируются.
Поскольку кора головного мозга и базальные ганглии критически важны для многих когнитивных процессов, включая двигательную активность и поведение, направленное на получение вознаграждений, можно сделать вывод, что активация серотониновых нейронов DNR может привести к изменениям в мотивации и поведении.
Текст: Анастасия Буглинина
Optogenetic activation of dorsal raphe serotonin neurons induces brain-wide activation by Hamada H.T., Abe Y., Takata N. et al. in Nature Communications. 2024. https://doi.org/10.1038/s41467-024-48489-6
Свежие комментарии