Группа ученых из Исследовательского института Скриппса (Ла-Хойя, Калифорния, США) обнаружила, что путем временной инактивации определенной популяции нейронов с помощью лазерного пучка можно подавить потребность в употреблении алкоголя и даже уменьшить физические симптомы абстиненции у крыс с алкогольной зависимостью.
По мнению одного из исследователей, идентификация определенных нейронов создаст возможности для разработки медикаментозной или даже генной терапии алкогольной зависимости.
По результатам предыдущего исследования Института Скриппса, переход от случайного употребления алкоголя к зависимости происходит наряду с фундаментальными изменениями в том, как мозг посылает сигналы. Эти сигналы вызывают сильную потребность, из-за которой многим людям так трудно сократить потребление алкоголя.
На примере крыс с алкогольной зависимостью ученые предприняли попытки определить, какие клетки мозга посылают сигналы к употреблению алкоголя. В 2016 году они сообщили, что нашли возможный источник: нейронный «ансамбль», или группу соединенных клеток в области мозга, называемой центральным ядром миндалевидного тела. Это открытие ознаменовало значительный прогресс в картировании мозга, но исследователям необходимо было охарактеризовать идентичность нейронов в этом ансамбле.
В ходе нового исследования они проверили роль подмножества нейронов в ансамбле, называемых нейронами кортикотропин-рилизинг фактора. Ученые обнаружили, что эти нейроны составляют 80% ансамбля.
Исследователи изучали нейроны кортикотропин-рилизинг фактора с помощью оптогенетики – метода, который предполагает использование излучения для управления клетками в живой ткани. Крысам хирургическим путем имплантировали оптические волокна, предназначенные для воздействия излучением на нейроны кортикотропин-рилизинг фактора, чтобы инактивировать их.
Во-первых, ученые установили исходное количество алкоголя, употребляемого крысами до того, как у них появлялась зависимость: эквивалент бокала вина или одной бутылки пива для человека. Затем ученые в течение нескольких месяцев увеличивали потребление алкоголя у этих крыс, чтобы способствовать возникновению алкогольной зависимости.
После этого употребление алкоголя прекращали, вызывая у крыс симптомы абстиненции. Когда крысам снова предлагали алкоголь, они выпивали больше, чем когда-либо, так как нейронный ансамбль центрального ядра миндалевидного тела был активен, отправляя сигналы к большему приему алкоголя.
Затем ученые использовали лазерное оборудование, чтобы инактивировать нейроны кортикотропин-рилизинг фактора, в результате чего крысы немедленно возвращались к прежнему уровню потребления алкоголя. Инактивация этих нейронов также уменьшила физические симптомы абстиненции, такие как нарушение походки и тремор.
Конфокальный анализ при 63-кратном увеличении с последующей трехмерной реконструкцией тел и ветвей нейрональных клеток. показал пример жёлтого флуоресцентного белка и кортикотропин-рилизинг фактора в одном и том же нейроне. Визуальный изоповерхностный анализ продемонстрировал колокализацию иммунореактивности кортикотропин-рилизинг фактора в нейронах центрального ядра миндалевидного тела, которые также экспрессировали Cre-зависимый жёлтый флуоресцентный белок. По результатам анализа было подтверждено, что на примере изучения гена CRH и гена Cre-рекомбиназы крыс можно получить более прямой доступ к нейронам кортикотропин-рилизинг фактора для исследования их функциональной нейроанатомии.
По словам одного из ученых Института Скриппса, в данном междисциплинарном исследовании было охарактеризовано, подвергнуто целенаправленному воздействию и проконтролировано подмножество нейронов, посылающих сигналы к чрезмерному употреблению алкоголя.
Следующим шагом в применении результатов этой работы к людям является поиск способа избирательно ингибировать только эти специфические нейроны кортикотропин-рилизинг фактора, возможно, используя новое или перепрофилированное соединение, идентифицированное с помощью высокопроизводительного скрининга больших библиотек соединений.
Планируется также более внимательно изучить сигнальные пути в головном мозге, пораженные при деактивации нейронов кортикотропин-рилизинг фактора. По результатам нового исследования, снижение потребления алкоголя связано с нейронами кортикотропин-рилизинг фактора, которые посылают сигналы в другую область мозга, называемую ядром ложа конечной полоски. По мнению ученых, другие проекции этих нейронов могут играть различную роль в формировании алкогольной зависимости. Ученые также заинтересованы в выявлении роли этих мозговых цепей в развитии опиоидной зависимости.
В статье описывается биочип, сочетающий электрод для определения концентрации фенилаланина и микрофлюидный модуль для регистрации скорости потоотделения, изготовленный с использованием лазера. Биочип используется для неинвазивного мониторинга состояния пациентов с метаболическими нарушениями.
В статье описана генерация сверхширокого плоского суперконтинуума (350-1750 нм) с одномодовым поперечным профилем в видимом диапазоне. Для накачки микроструктурированного оптического волокна используется лазер с длиной волны 1064 нм, вторая гармоника накачки генерируется непосредственно в волокне.
В статье приводится применение и основные параметры одночастотных лазеров. Сравниваются лазеры CNI серии MSL с известными европейскими и американскими производителями.
В статье описан метод генерации суперконтинуума, расширенного в видимый диапазон. За счет четырехволнового смешения накачка 1064 нм создает антистоксовы и стоксовы компоненты на 831 нм и 1478 нм. Фазовый синхронизм обеспечивается благодаря микроструктурированному мультимодальному волокну особой конструкции.
В статье описывается усовершенствование метода лазерно-водоструйной обработки: добавление коаксиально-кольцевой аргоновой струи, мгновенно очищающей отверстие от образующегося осадка. Таким образом сохраняется высокий объем абляции при создании глубоких отверстий в сложно обрабатываемых материалах.
г. Санкт-Петербург, улица Савушкина 83, корп. 3
