Begini Para ilmuwan memanipulasi kesadaran tikus

Para ilmuwan menunjukkan bahwa mereka bisa mengubah aktivitas otak tikus dan baik membangunkan mereka atau menempatkan mereka dalam keadaan tidak sadar dengan mengubah tingkat penembakan neuron di thalamus pusat, daerah yang dikenal untuk mengatur gairah.Penelitian yang diterbitkan dalam eHidup, sebagian didanai oleh National Institutes of Health.

“Hasil penelitian kami menunjukkan thalamus pusat bekerja seperti dial radio yang lagu otak untuk negara bagian yang berbeda dari aktivitas dan gairah,” kata Jin Hyung Lee, Ph.D., asisten profesor neurologi, bedah saraf dan bioteknologi di Universitas Stanford, dan senior penulis penelitian.
Terletak jauh di dalam otak thalamus bertindak sebagai stasiun relay mengirimkan sinyal saraf dari tubuh ke korteks. Kerusakan neuron di bagian tengah dari thalamus dapat menyebabkan masalah dengan tidur, perhatian, dan memori. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa stimulasi neuron thalamic dapat membangunkan pasien yang telah mengalami cedera otak traumatis dari negara-negara yang sadar minimal.
Tim Dr Lee melintas pulsa laser ke neuron peka cahaya pusat thalamic tikus tidur, yang menyebabkan sel-sel api. Frekuensi stimulasi tinggi dari 40 atau 100 pulsa per detik terbangun tikus. Sebaliknya, stimulasi frekuensi rendah dari 10 pulsa per detik dikirim tikus ke dalam keadaan mengingatkan kejang tidak adanya yang menyebabkan mereka menjadi kaku dan menatap sebelum kembali tidur.
“Penelitian ini mengambil langkah besar menuju pemahaman sirkuit otak yang mengontrol tidur dan gairah,” Yejun (Janet) Dia, Ph.D., direktur program di NIH National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS).
Ketika para ilmuwan menggunakan pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI) untuk memindai aktivitas otak, mereka melihat bahwa stimulasi frekuensi tinggi dan rendah menempatkan tikus di negara-negara yang sama sekali berbeda dari aktivitas. Daerah otak kortikal mana aktivitas yang meningkat selama stimulasi frekuensi tinggi menjadi terhambat dengan stimulasi frekuensi rendah. Rekaman listrik dikonfirmasi hasil. Neuron di korteks somatosensori menembakkan lebih selama stimulasi frekuensi tinggi dari thalamus pusat dan kurang selama stimulasi frekuensi rendah.
“Karya inovatif Dr Lee menunjukkan kekuatan menggunakan teknologi pencitraan untuk mempelajari otak di tempat kerja,” kata Guoying Liu, Ph.D., direktur program di NIH National Institute of Biomedical Imaging dan Bioengineering (NIBIB).
Bagaimana mengubah tingkat menembak dari neuron yang sama di satu memimpin daerah ke efek yang berbeda pada sisa otak?
Percobaan lebih lanjut menyarankan efek yang berbeda mungkin karena pola unik tembak oleh neuron inhibisi di daerah otak tetangga, incerta zona, selama stimulasi frekuensi rendah. Sel di daerah otak ini telah terbukti untuk mengirim sinyal penghambatan pada sel-sel di korteks sensorik.
Rekaman listrik menunjukkan bahwa selama stimulasi frekuensi rendah dari thalamus pusat, neuron zona incerta dipecat dalam pola spindle yang sering terjadi saat tidur. Sebaliknya, spindle tidur tidak terjadi selama stimulasi frekuensi tinggi. Selain itu, ketika para ilmuwan diblokir penembakan neuron zona incerta selama stimulasi frekuensi rendah dari thalamus pusat, aktivitas rata-rata sel korteks sensorik meningkat.
Meskipun stimulasi otak dalam thalamus telah menjanjikan sebagai pengobatan untuk cedera otak traumatis, pasien yang mengalami penurunan tingkat kesadaran acara lambatnya kemajuan melalui perawatan ini.
“Kami menunjukkan bagaimana sirkuit otak dapat mengatur negara gairah,” kata Dr Lee. “Kami berharap untuk menggunakan pengetahuan ini untuk mengembangkan pengobatan yang lebih baik untuk cedera otak dan gangguan neurologis lainnya.”
Karya ini didukung oleh hibah dari NIH (NS087159, EB008738, MH087988);National Science Foundation (KARIR Award, 1056008); Yayasan Okawa Informasi dan Telekomunikasi; Alfred P. Sloan Foundation: Yayasan Amal Mathers; Stanford Bio-X; James dan Carrie Anderson Dana untuk Epilepsi Penelitian; Dana Littlefield.

Cerita Sumber:
Posting di atas dicetak ulang dari bahan yang disediakan oleh NIH / National Institute of Neurological Disorders and Stroke Catatan:. Bahan dapat diedit untuk konten dan panjang.

Jurnal Referensi:
  1. Jia Liu, Hyun Joo Lee, Andrew J Weitz, Zhongnan Fang, Peter Lin, Mankin Choy, Robert Fisher, Vadim Pinskiy, Alexander Tolpygo, Partha Mitra, Nicholas Schiff, Jin Hyung Frekuensi-selektif mengendalikan jaringan kortikal dan subkortikal oleh pusat Lee. eHidup thalamus,2015.; 4 DOI: 10,7554 / eLife.09215