A test és az elme közötti interakciók vizsgálata
Az agy és a test szervei közötti kommunikáció alapvető fontosságú az érzelmek szabályozásában és az általános mentális egészségben. Az agytörzsben található nucleus tractus solitarii (NTS) egy kritikus központi struktúra, amely a vagus idegen keresztül közvetíti ezt a kölcsönhatást. Fontosságának ellenére az NTS mély elhelyezkedése kihívást jelentett az élő állatok megfigyelése során. A Cell Reports Methods folyóiratban megjelent tanulmány szerint a National Institute for Physiological Sciences kutatói kifejlesztettek egy élő NTS-képalkotó módszert (D-PSCAN, vagyis kettős prizmás agytörzsi képalkotás a kisagyi architektúra és idegpályák alatt). Ez az új mélyagyi képalkotó technika lehetővé teszi az élő egerek NTS-idegaktivitásának nagy felbontású, minimálisan invazív vizualizálását.
A D-PSCAN módszer alapja egy kettős mikroprizma szerkezet, amelyet gondosan és szisztematikusan ültetnek be a kisagy és az agytörzs közé, így megőrizve a kisagy funkcióját, miközben széles és részletes képet ad az NTS-ről. „Az NTS tanulmányozásának egyik legnagyobb kihívása a kisagy mély elhelyezkedése, ami megnehezítette az élő állatokban történő megfigyelést” – magyarázza Masakazu Agetsuma, a tanulmány vezető szerzője.
„Korábban néhány megközelítés a kisagy eltávolítását jelentette az NTS eléréséhez, de ez jelentős korlátozást jelentett: a kisagy, amely a motoros koordináció fő központja, az érzelmek szabályozásában is fontos szerepet játszik. Ezért olyan módszerre volt szükség, amely az NTS megfigyelését a kisagy működésének megőrzése mellett teszi lehetővé.”
A kutatócsoport megvizsgálta az NTS reakcióját a vagus ideg elektromos stimulációjára, amely a belső szervekből az NTS-be továbbítja a jeleket. Megfigyelték a vagus ideg stimulációja (VNS) intenzitásának azokat a specifikus küszöbértékeit, amelyek az NTS idegsejtjeinek reakcióját kiváltják. Megfigyelték továbbá, hogy a stimulációs paraméterek változtatása különböző idegaktivációs mintákat eredményez, beleértve a szenzitizációt vagy éppen ellenkezőleg, gátló hatásokat.
A vagus ideg stimulációja (VNS) klinikai alkalmazása gyógyszerrezisztens epilepszia esetén már bevált, jelenleg pedig depresszió és más pszichiátriai és neurológiai rendellenességek kezelésére is vizsgálják. Ezért ezek az eredmények rávilágítanak a D-PSCAN módszer potenciáljára a VNS paraméterek terápiás alkalmazáshoz történő optimalizálása terén.
Az NTS funkciójának elektromos stimulációnál természetesebb fiziológiai körülmények között történő további vizsgálata érdekében a kutatócsoport a D-PSCAN módszert alkalmazta annak vizsgálatára, hogy az hogyan reagál a táplálkozás után természetesen felszabaduló bélhormonra, a kolecisztokininre, amelynek elsődleges funkciója, hogy elősegítse a zsírok és fehérjék emésztését. Ennek eredményeként sikeresen kimutatták a kolecisztokinin által kiváltott NTS idegi aktivitást.
„Az agy és a test közötti interakció kritikus szerepet játszik az érzelmek szabályozásában, és ennek a funkciónak a mélyebb megértése várhatóan hozzájárul mind a neuropszichiátriai rendellenességek kezeléséhez, mind a mentális egészség és a jóllét előmozdításához” – mondja Agetsuma. „A D-PSCAN új megközelítést kínál az agy, a test és az elme közötti interakciók tisztázásához, és értékes kutatási eszköz az alapvető idegtudománytól a klinikai alkalmazásokig.”
A kutatás eredményei túlmutatnak az érzelmek szabályozásának vizsgálatán. Az NTS különböző szervektől, többek között a szívtől és a belektől kap jeleket, és számos funkcióban vesz részt, például az étvágy szabályozásában, az energia-anyagcserében és a bélflóra működésében. A kutatás során kifejlesztett in vivo NTS-képalkotó technika, a D-PSCAN várhatóan széles körben alkalmazható lesz ezeken a kutatási területeken.