Nové senzory merajú dopamín v mozgu po dobu jedného roka Medlife
Na sledovanie pacientov s diagnostikovanou Parkinsonovou chorobou a inými chorobami by sa mohli použiť malé sondy.
Dopamín je signálna molekula používaná v mozgu, ktorá hrá hlavnú úlohu pri regulácii nálady aj pri kontrole pohybu. Mnoho porúch, ako je Parkinsonova choroba, depresia alebo schizofrénia, súvisí s nedostatkom dopamínu. Neurológovia z MIT vyvinuli novú metódu na meranie dopamínu v mozgu rok, podľa informácií eurekalert.org zisťujú viac o jeho úlohe v mozgu.
„Už sme vedeli, že dopamín je molekula, ktorá má hlavnú úlohu pri signalizácii v mozgu. Okrem toho sa podieľa na neurologických a neuropsychických procesoch, napríklad na schopnosti učiť sa. Doteraz však nebolo možné sledovať zmeny v uvoľňovaní dopamínu po dostatočne dlhé obdobia, ktoré by mohli súvisieť s určitými chorobami, “uviedla Ann Graybiel, jedna z hlavných autorov štúdie a profesorka z MIT Research Institute. Štúdia bola publikovaná v časopise Communications Biology a viedla ju Helen Schwerdt.
Dopamín je neurotransmiter, ktorý používajú neuróny na vzájomnú komunikáciu
Tradičný systém na meranie dopamínu používa uhlíkové elektródy s priemerom asi 100 mikrónov. Tento systém je možné používať iba jeden deň, pretože spôsobuje zjazvenie tkaniva, čo ovplyvňuje schopnosť elektród interagovať s dopamínom. V roku 2015 tím MIT preukázal, že mikrofabrikované senzory možno použiť na meranie hladín dopamínu v oblasti mozgu zvanej striatum, ktorá obsahuje bunky produkujúce dopamín, ktoré sú nevyhnutné pre formovanie návykov a učenie. Tieto sondy sú veľmi malé, majú priemer asi 10 mikrónov, takže je možné implantovať až 16 sond na meranie hladín dopamínu v rôznych častiach stria. V tejto štúdii sa vedci podujali zistiť, ako dlho môžu tieto senzory používať.
„Naším cieľom bolo dosiahnuť, aby senzory fungovali čo najdlhšie a čo najpresnejšie merali hladinu dopamínu, a to zo dňa na deň. To je nevyhnutné na lepšie pochopenie určitých chorôb, “hovorí Schwerdt.
Pri vývoji čo najdlhšie fungujúceho senzora sa musia vedci ubezpečiť, že nespôsobuje imunitné reakcie a nevytvára jazvy, ktoré bránia presnému meraniu hladiny dopamínu. Zistili teda, že senzory boli pre imunitný systém takmer neviditeľné, a to ani po dlhšiu dobu. Po implantácii senzorov boli populácie mikroglií (imunitné bunky, ktoré reagujú na krátkodobé lézie) a astrocytov, ktoré reagujú dlhšiu dobu, rovnaké ako populácie v mozgovom tkanive, do ktorého neboli vložené žiadne sondy.
V štúdii vedci implantovali do striata pre každé zviera tri až päť sond v hĺbke asi päť milimetrov. Merania uskutočnili niekoľko týždňov po stimulácii uvoľňovania dopamínu z mozgového kmeňa, ktorý sa presunul do striata. Zistili teda, že merania boli konzistentné až 393 dní.
„Je to prvýkrát, čo sa ukázalo, že tieto senzory fungujú dlhšie ako niekoľko mesiacov, čo nám dáva istotu, že by sa táto technika dala použiť za jeden deň,“ hovorí Schwerdt.
Ak sú tieto senzory vyvinuté na použitie u ľudí, mohli by pomôcť monitorovať pacientov s diagnostikovanou Parkinsonovou chorobou, ktorých mozog je často stimulovaný. Liečba zahŕňa implantáciu elektródy, ktorá spúšťa elektrické impulzy v mozgu. Používanie senzora na sledovanie hladín dopamínu by lekárom mohlo pomôcť poskytnúť selektívnejšiu stimuláciu iba v prípade potreby. Vedci v súčasnosti skúmajú adaptáciu senzorov na meranie ďalších neurotransmiterov v mozgu a na meranie elektrických signálov, ktoré môžu byť tiež narušené chorobami, ako je Parkinsonova choroba.