Investigación puede conducir a mejores tratamientos para los trastornos cerebrales

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Revisado por James Ives, M.Psych. (Editor)Los Institutos Nacionales de Salud otorgaron a los investigadores de Penn State una subvención de $ 1.85 millones para desarrollar una nueva forma de evaluar si las disfunciones en ciertas áreas del cerebro conducen a complicaciones de salud mental y trastornos cerebrales. Si se prueba, la investigación conduciría a mejores tratamientos de salud mental.

Al igual que Internet, el cerebro es un sistema altamente interconectado. Contiene muchas secciones diferentes, conocidas como regiones centrales, que mantienen la función cerebral normal y permiten un comportamiento complejo. Muchos expertos en salud mental creen que las propiedades alteradas de la red cerebral son una causa subyacente de la enfermedad mental.

Los coinvestigadores de la beca son Nanyin Zhang, profesora de Huck Brain Imaging en el Departamento de Ingeniería Biomédica de Penn State, y Yingwei Mao, profesora asociada de biología.

“Se ha planteado la hipótesis de que la disfunción de las regiones centrales es una causa directa de la función alterada de la red cerebral y la fisiopatología de los trastornos cerebrales “. – Nanyin Zhang, profesora de Huck Brain Imaging, Departamento de Ingeniería Biomédica, Penn State –

“Por ejemplo, el análisis de la red cerebral en pacientes con enfermedad de Alzheimer mostró que la deposición de beta amiloide, grupos de proteínas anormales que son un signo común de la enfermedad de Alzheimer, se acumularon principalmente en centros funcionales”.

Probar la hipótesis presenta un desafío único: manipular selectivamente la actividad del centro cerebral y relacionar su impacto casual en las redes cerebrales en humanos es difícil. Zhang propone un enfoque multifacético que comienza utilizando herramientas de vanguardia para manipular la actividad de un centro en animales.

Los investigadores del Laboratorio de Neuroimagen Traslacional y Neurociencia de Sistemas de Zhang utilizarán el mapeo cerebral de IRM funcional en estado de reposo (fMRI) y controlarán el comportamiento en un modelo de rata despierto para medir el impacto de las manipulaciones en las redes cerebrales.

“Nuestro laboratorio ha construido una plataforma que integra fMRI, electrofisiología, quimiogenética, optogenética y pruebas de comportamiento animal”, dijo Zhang. “Esta plataforma nos permite recopilar información multidimensional y multiescala en el mismo animal despierto”.

La quimiogenética utiliza macromoléculas para interactuar con moléculas pequeñas específicas, y Zhang utilizará productos farmacéuticos conocidos como receptores de diseño activados exclusivamente por drogas de diseño (DREADD) para este propósito. La optogenética utiliza la luz para controlar las neuronas genéticamente modificadas.

Los investigadores aplicarán estas técnicas para manipular la actividad en una región del centro del cerebro y medir cómo se reconfigura todo el cerebro en reacción a las manipulaciones.

“Usando optogenética, podemos manipular la actividad neuronal en la escala de tiempo de milisegundos, y usando DREADD, podemos manipular la actividad neuronal en las escalas de tiempo de horas a días”, dijo Zhang.

“Finalmente, ver imágenes concurrentes de electrofisiología-fMRI nos permitirá relacionar directamente la red cerebral y los cambios de comportamiento con su base neuronal en el centro del cerebro”.

En la primera fase del estudio, Zhang y su equipo documentarán los cambios en las propiedades de la red cerebral causados ​​por la supresión de un centro cerebral. Mediante el uso de DREADD, el equipo examinará el papel de la estimulación manual a un centro en la dinámica de la red cerebral.

Luego trabajarán para comprender la relación entre la actividad del concentrador de red y la función cerebral específica y luego determinarán el papel funcional de cada concentrador y los comportamientos relacionados en las ratas. Finalmente, estudiarán el impacto de la supresión constante de un centro en la reorganización de la red cerebral a largo plazo y el comportamiento resultante.

“Esta investigación es importante porque aclarará la relación causal entre la disfunción a corto y largo plazo de un centro y las reconfiguraciones de la red cerebral”, dijo Zhang. “Esto a su vez nos ayudará a comprender la causa de los cambios a gran escala en la red cerebral observados en numerosos trastornos cerebrales y permitirá mejores tratamientos gracias a este nuevo conocimiento”.

Vía: News-medical – Fuente: Penn State