Нові датчики вимірюють дофамін у мозку протягом року Medlife
Невеликі зонди можна використовувати для спостереження за пацієнтами з діагнозом Паркінсона та іншими захворюваннями.
Дофамін - це сигнальна молекула, що використовується в мозку, яка відіграє важливу роль як в регуляції настрою, так і в контролі руху. Багато розладів, такі як хвороба Паркінсона, депресія або шизофренія, пов’язані з дефіцитом дофаміну. Неврологи MIT розробили нову методику вимірювання дофаміну в мозку протягом року, дізнавшись більше про його роль у мозку, повідомляє eurekalert.org.
"Ми вже знали, що дофамін - це молекула, яка має головну роль у передачі сигналів у мозку. Крім того, він бере участь у неврологічних та нейропсихічних процесах, таких як здатність до навчання. Однак до цих пір було неможливо відстежувати зміни викиду дофаміну протягом періодів, достатньо довгих, щоб пов'язати їх з певними захворюваннями ", - сказала Ен Грейбіел, одна з провідних авторів дослідження та професор Науково-дослідного інституту Массачусетського технологічного інституту. Дослідження було опубліковане в "Біологія комунікацій", його очолила Хелен Швердт.
Дофамін - це нейромедіатор, який використовується нейронами для зв’язку між собою
Традиційна система вимірювання дофаміну використовує вуглецеві електроди діаметром близько 100 мкм. Цю систему можна використовувати лише одну добу, оскільки вона викликає утворення рубців у тканині, що впливає на здатність електродів взаємодіяти з дофаміном. У 2015 році команда MIT продемонструвала, що мікровиготовлені датчики можуть бути використані для вимірювання рівня дофаміну в області мозку, яка називається смугасте тіло, яке містить клітини, що продукують дофамін, необхідні для формування звичок та навчання. Ці зонди дуже малі, діаметром близько 10 мкм, тому можна імплантувати до 16 зондів для вимірювання рівня дофаміну в різних частинах смугастого тіла. У цьому дослідженні дослідники вирішили з’ясувати, як довго вони могли використовувати ці датчики.
"Нашою метою було змусити датчики працювати якомога довше і вимірювати рівень дофаміну якомога точніше, від одного дня до іншого. Це необхідно для кращого розуміння певних захворювань ", - говорить Швердт.
Щоб розробити датчик, який працює якомога довше, дослідники повинні переконатися, що він не викликає імунних реакцій і не створює рубців, які заважають точному вимірюванню рівня дофаміну. Таким чином, вони виявили, що датчики були майже невидимі для імунної системи навіть протягом тривалого періоду часу. Після імплантації сенсорів популяції мікроглії (імунні клітини, що реагують на короткочасні ураження) та астроцити, які реагують на більш тривалі періоди, були ідентичними таким у тканинах мозку, в які не були введені зонди.
У ході дослідження дослідники імплантували від трьох до п’яти зондів для кожної тварини на глибині близько п’яти міліметрів у смугасте тіло. Вони проводили вимірювання через кілька тижнів після стимулювання вивільнення дофаміну з стовбура мозку, який перемістився в смугастий вузол. Таким чином, вони виявили, що вимірювання були послідовними протягом 393 днів.
"Це вперше, коли було показано, що ці датчики працюють більше кількох місяців, що дає нам впевненість у тому, що цю техніку можна використовувати за день", - говорить Швердт.
Якщо вони розроблені для використання у людей, ці датчики можуть допомогти контролювати пацієнтів з діагнозом Паркінсона, мозок яких часто стимулюється. Лікування передбачає імплантацію електрода, який запускає електричні імпульси в мозку. Використання датчика для контролю рівня дофаміну може допомогти лікарям проводити більш вибіркову стимуляцію лише за потреби. В даний час дослідники вивчають адаптацію датчиків для вимірювання інших нейромедіаторів мозку та вимірювання електричних сигналів, які також можуть порушуватися такими захворюваннями, як хвороба Паркінсона.