Моделі мозку, отримані зі стовбурових клітин, відкривають нові можливості для вивчення механізмів анестезії

Попри широке застосування загальної анестезії, механізми, за допомогою яких анестетики змінюють електричну активність мозку та спричиняють втрату свідомості, залишаються вивченими не повністю.

Дослідники створили тривимірні моделі мозкової тканини людини — асемблоїди, отримані з індукованих плюрипотентних стовбурових клітин. Вони містили збуджувальні та гальмівні нейрони, а також гліальні клітини, які формували взаємопов’язані нейронні мережі.

Моделі піддавали дії пропофолу — анестетика, який впливає переважно на ГАМК-А-рецептори. Після його застосування в асемблоїдах виникали електрофізіологічні зміни, подібні до тих, які спостерігають у мозку людини під час загальної анестезії.

Основні результати

Під дією анестетика активність окремих нейронів суттєво знижувалася, однак водночас нейронна мережа ставала більш синхронізованою.

У моделях спостерігали:

• збільшення потужності повільної дельта-активності;
• зниження складності електричних сигналів;
• пригнічення частоти імпульсації окремих нейронів.

Таке поєднання — зниження активності окремих клітин і посилення синхронності всієї мережі — відповідає характерним електрофізіологічним ознакам загальної анестезії.

Коли дослідники блокували ГАМК-А-рецептори, характерні зміни зникали. Вони також не виникали в простіших моделях, які містили лише збуджувальні нейрони без гальмівних інтернейронів. Це свідчить, що для формування типових анестетичних ритмів необхідна взаємодія між збуджувальними та гальмівними нейронними мережами.

Важливо, що асемблоїди не містили таламуса — глибокої структури мозку, якій традиційно відводять значну роль у механізмах втрати свідомості під час анестезії. Попри це, характерні повільні хвилі все одно виникали. Отже, результати показують, що навіть відносно проста коркова нейронна мережа може самостійно формувати ключові електрофізіологічні ознаки стану анестезії.

Моделі мозкової тканини, отримані зі стовбурових клітин людини, можуть стати інструментом для детальнішого вивчення механізмів загальної анестезії без необхідності проводити складні експерименти безпосередньо на мозку людини.

Перегляньте запис:

У перспективі такі моделі можуть допомогти досліджувати:

• індивідуальні відмінності чутливості до анестетиків;
• генетичні фактори, що впливають на реакцію на анестезію;
• механізми ненавмисного відновлення свідомості під час операції;
• післяопераційні когнітивні порушення;
• зміни нейронних мереж при комі, епілепсії та черепно-мозковій травмі.

Водночас асемблоїди є спрощеною лабораторною моделлю. Вони більше нагадують мозкову тканину на ранніх етапах розвитку, не містять усіх структур зрілого мозку та не відтворюють повною мірою взаємодію нервової системи з організмом. Тому результати допомагають зрозуміти механізми анестезії, але поки не змінюють клінічні рекомендації щодо проведення загальної анестезії.

ДЖЕРЕЛО: medicalxpress

На платформі Accemedin багато цікавого! Аби не пропустити — підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.