Так совпало, что в июле было опубликовано особенно много исследований, в которых так или иначе фигурирует гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) — один из основных тормозных нейромедиаторов ЦНС. Некоторые из этих работ представлены в нашей подборке.

Уровни ГАМК в мозге связаны со снижением тормозящих механизмов в пожилом возрасте

Здоровое взросление сопровождается снижением двигательного торможения, которое подразумевает замедление процесса остановки подпорогового моторного ответа (т. н. реактивного торможения), а не снижение способности начинать торможение (проактивное торможение). Ряд исследований указывает на то, что эффективность двигательного торможения напрямую связана с ГАМКергической системой. Поскольку возрастные изменения в ней также подтверждены некоторыми исследованиями, возможна связь между нарушениями двигательного торможения и изменениями в регулирующей его ГАМКергической системе кортико-субкортикальной сети.

В ходе данного исследования 30 молодых (средний возраст — 23,2, диапазон — 18–34 года) и 29 пожилых (средний возраст — 67,5, диапазон — 60–74 года) испытуемых выполняли задание со стоп-сигналом различной сложности. Уровень ГАМК+ измерялся с помощью магнитно-резонансной спектроскопии (МРС) в правой нижней части коры лобной доли, премоторной коре, левой сенсомоторной коре, полосатых телах и затылочной коре. Было выявлено ухудшение реактивного торможения у пожилых испытуемых по сравнению с молодыми, что выражалось в более медленной реакции на стоп-сигнал. На МРС обычно отмечалось снижение уровня ГАМК+ у пожилых по сравнению с молодой группой. Более того, у пожилых испытуемых со снижением ГАМК+ в премоторной области наблюдалось также замедленное осуществление акта торможения. Результаты указывают на роль ГАМКергической системы в нарушениях реактивного торможения.

Оригинальное название: Brain GABA levels are associated with inhibitory control deficits in older adults
Авторы: Lize Hermans, Inge Leunissen, Lisa Pauwels, Koen Cuypers, Ronald Peeters, Nicolaas A.J. Puts, Richard A.E. Edden and Stephan P. Swinnen
Публикация: Journal of Neuroscience 31 July 2018, 0760-18;
DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0760-18.2018
Ссылка: http://www.jneurosci.org/content/early/2018/07/31/JNEUROSCI.0760-18.2018

Контактирующие с цереброспинальной жидкостью нейроны гипоталамуса воспринимают ее движение и изменения pH

Клетки, контактирующие с цереброспинальной жидкостью (CSF-c), присутствуют в стенках желудочковой системы головного и центрального канала спинного мозга у всех представителей класса позвоночных. Ранее этой же группе авторов удалось обнаружить реснитчатые соматостатин/ГАМК-экспрессирующие CSF-c нейроны в спинном мозге миноги, которые выступают как pH- и механорецепторы. В этих же нейронах «ацидозный» (уменьшение pH) и «алкалозный» (увеличение pH) ответы реализовывались через ASIC3-подобные и PKD2L1 каналы соответственно. В нынешней работе авторы исследуют функциональные свойства реснитчатых соматостатин/ГАМК-положительных CSF-c нейронов гипоталамуса с помощью измерения потенциалов цельных клеток на срезах гипоталамуса. Деполяризующие импульсы с легкостью вызывают потенциал действия, но у гипоталамических CSF-c нейронов при pH 7,4 отклик был или низким, или не наблюдался вовсе. Они, впрочем, без проблем генерировали потенциал действия в ответ на серию импульсов уже при незначительных отклонениях pH как в сторону окисления, так и в сторону защелачивания.

Как и в CSF-c нейронах спинного мозга, в гипоталамических CSF-c нейронах ответ на ацидоз реализуется через ASIC3-подобные каналы. Алкалозный же ответ, судя по всему, реализуется не через PKD2L1 каналы, а полуканалы конексина.Также было обнаружено, что гипоталамические CSF-c нейроны реагировали на механическую стимуляцию, вызванную движением ликвора вдоль стенки третьего желудочка, и в этом случае ответ также осуществлялся через ASIC3-подобные каналы. Поскольку подобные нейроны присутствуют также у грызунов, возможно экстраполировать наличие pH- и механочувствительных нейронов в гипоталамусах всего типа позвоночных.

Таким образом, соматостатин/ГАМК-экспрессирующие CSF-c нейроны в гипоталамусе миног способны воспринимать двунаправленные изменения внеклеточной pH с помощью двух разных молекулярных механизмов. Они также выполняют роль механорецепторов. Более того, эти нейроны также сильно ветвятся во всех трех плоскостях, и могут снижать уровень двигательной активности через высвобождение соматостатина. В заключение, подобные нейроны, равно как и их спинномозговые аналоги, демонстрируют новый для нас механизм гомеостатической регуляции, позволяющий улавливать и реагировать на отклонения от физиологических pH и движения ликвора, таким образом являясь частью встроенной в ЦНС системы противодействия повреждениям, которые могут вызвать изменения в вышеуказанных параметрах.

Оригинальное название: Cerebrospinal fluid-contacting neurons sense pH changes and motion in the hypothalamus
Авторы: Elham Jalalvand, Brita Robertson, Hervé Tostivint, Peter Löw, Peter Wallén and Sten Grillner
Публикация: Journal of Neuroscience 23 July 2018, 3359-17;
DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3359-17.2018
Ссылка: http://www.jneurosci.org/content/early/2018/07/23/JNEUROSCI.3359-17.2018

Точечная модуляция возбудимости двигательной коры с помощью неинвазивной мозговой стимуляции приводит к нейрохимическим изменениям в двигательной коре обоих полушарий

Изучение нового двигательного навыка зависит как от местных изменений в первичной двигательной коре, (M1) противоположной задействованной руке, так и от модуляции анатомически далеких, но функционально связанных участков мозга. Местные изменения особенно важны в восстановлении функций после инсульта, при котором возникают важные пластические изменения, предшествующие восстановлению, наблюдаются как в ипси-, так и в контралатеральных (со стороны поражения и с противоположной поражению стороны соответственно) зонах M1. Все больше данных говорит о том, что снижение уровня ГАМК в контралатеральной М1 необходимо для изучения новых моторных навыков. Тем не менее, физиологические механические, ответственные за это, на сегодняшний день мало изучены.

В данной работе был использован метод параллельной двухвоксельной магнитно-резонансной спектрометрии (МРС) для одновременного измерения изменений нейрохимической картины внутри левой и правой М1 в ответ на поверхностную (транскраниальную) мозговую стимуляцию (ТМС) левой М1 у здоровых испытуемых обоих полов. В ходе исследования было выявлено снижение уровня ГАМК как в стимулируемой (левой), так и нетронутой (правой) М1 при анодной стимуляции, в то время как при катодной стимуляции наблюдалось снижение ГАМК только в правой М1. Полученные при катодной стимуляции результаты обратно коррелировали с микроструктурой М: волокна мозолистого тела, согласно данным диффузной МРТ, могут вызывать снижение уровня ГАМК в нестимулируемой области. В обоих случаях не наблюдалось значимых изменений уровня глутамата.

Данные результаты позволяют лучше понять нейрохимические изменения, возникающие в рамках нейропластичности, что, в свою очередь, является подспорьем для разработки новых методов восстановления после инсультов.

Оригинальное название: Modulating regional motor cortical excitability with non-invasive brain stimulation results in neurochemical changes in bilateral motor cortices
Авторы: Velicia Bachtiar, Ainslie Johnstone, Adam Berrington, Clarke Lemke, Heidi Johansen-Berg, Uzay Emir and Charlotte Stagg
Публикация: Journal of Neuroscience 20 July 2018, 2853-17;
DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2853-17.2018
Ссылка: http://www.jneurosci.org/content/early/2018/07/20/JNEUROSCI.2853-17.2018