ringkasan: Para peneliti telah menyelidiki sistem noradrenalin otak, mengungkap wawasan yang dapat membantu memahami gangguan seperti ADHD, kecemasan, dan depresi.

Penelitian ini terkenal karena metodologi inovatifnya: mencatat aktivitas kimia secara real time menggunakan elektroda klinis rutin untuk epilepsi. Pendekatan ini, hasil penyempurnaan selama 11 tahun, kini memungkinkan para ilmuwan memantau aktivitas otak yang sebelumnya tersembunyi dari pandangan.

Penelitian ini mewakili lompatan besar dalam memahami cara kerja sistem NA dan dinamika kimia otak yang lebih luas.

Fakta-fakta kunci:

1. Tim ini telah mengembangkan metode perintis untuk mencatat aktivitas kimia secara real-time dari elektroda klinis standar, sebuah terobosan besar setelah lebih dari 11 tahun pengembangan.
2. Dengan menggunakan teknik ini, para peneliti memperoleh wawasan baru tentang sistem noradrenalin, terutama hubungannya dengan intensitas emosional dan pentingnya sistem ini dalam kondisi seperti ADHD.
3. Metodologi ini sekarang dapat diterapkan tanpa memerlukan elektroda eksklusif, dan hanya mengandalkan elektroda yang sudah digunakan secara klinis.

sumber: Universitas Teknologi Virginia

Sebuah tim peneliti internasional telah memberikan wawasan berharga mengenai sistem noradrenalin (NA) otak, yang telah lama menjadi target pengobatan untuk mengobati gangguan pemusatan perhatian/hiperaktivitas, depresi, dan kecemasan.

Hal yang sama pentingnya di balik temuan ini adalah metodologi perintis yang dikembangkan oleh para peneliti untuk mencatat aktivitas kimia secara real-time dari elektroda klinis standar yang secara rutin ditanamkan untuk memantau epilepsi.

Diterbitkan secara online di majalah Biologi saat ini Pada Senin (23 Oktober), penelitian ini tidak hanya memberikan wawasan baru mengenai kimia otak, yang dapat berdampak pada berbagai kondisi medis, namun juga menyoroti kemampuan baru yang luar biasa untuk memperoleh data dari otak manusia yang hidup.

“Kelompok kami menggambarkan neurokimia ‘cepat’ pertama yang dicatat oleh voltametri dari manusia yang sadar,” kata Reed Montagu, rekan penulis dan penulis utama penelitian ini, Profesor Riset VTC Vernon Mountcastle di Virginia Tech, dan direktur Pusat Humaniora. . Laboratorium Penelitian Ilmu Saraf dan Pencitraan Saraf Manusia dari Institut Penelitian Biomedis Fralin di VTC.

“Ini adalah langkah maju yang besar, dan pendekatan sistematis telah diterapkan sepenuhnya pada manusia – setelah lebih dari 11 tahun pengembangan intensif.”

Tentang metodenya

Teknik potensiometer untuk mendapatkan pembacaan elektrokimia secara real-time pada hewan pengerat dan model laboratorium lainnya telah menghasilkan wawasan mendalam tentang fungsi otak selama hampir 30 tahun, namun belum ada jalur yang jelas untuk menggunakan teknik ini pada manusia, karena teknik tersebut memerlukan penyisipan elektroda ke dalam otak. .

“Sebaliknya, kami fokus pada apa yang sudah digunakan pada pasien dalam prosedur medis,” kata Montagu, yang juga seorang profesor di Departemen Fisika di Virginia Tech’s College of Science dan di Departemen Psikiatri dan Pengobatan Perilaku di Virginia Tech. Fakultas Kedokteran Carillion. “Kapan ahli bedah benar-benar memasang kawat ke otak seseorang? Dan bisakah kita merancang cara untuk memanfaatkannya?”

Metode awal tim memerlukan penyisipan elektroda serat karbon eksklusif yang dirancang di Fralin Biomedical Research Institute ke pasien yang terjaga dan menerima operasi stimulasi otak dalam untuk mengobati penyakit Parkinson atau gangguan lainnya.

Tim peneliti kini telah menunjukkan bahwa elektrokimia dapat dilakukan dengan menggunakan elektroda yang sudah ada dan merupakan standar penggunaan klinis, membuka jendela menuju aktivitas otak yang belum pernah terlihat sebelumnya.

Tentang sistem noradrenalin

Elektroda tersebut terletak di amigdala, area otak yang sangat terkait dengan pemrosesan emosional dan sangat dipengaruhi oleh sinyal NA.

Sistem NA berasal dari inti kecil di otak tengah yang dikenal sebagai locus coeruleus (LC), dan telah lama menjadi titik fokus pengembangan obat yang ditujukan untuk mengobati kondisi seperti ADHD, depresi, dan kecemasan.

“Sistem LC-NA dianggap mengatur gairah dan perhatian, dan merupakan target obat dalam berbagai kondisi klinis, namun pemahaman kita tentang perannya dalam kesehatan dan penyakit terhambat oleh kurangnya pencatatan langsung pada manusia.” Penulis utama Dan Pang, profesor kedokteran klinis dan Lundbeck Foundation Fellow di Universitas Aarhus, Denmark, dan asisten profesor di Institut Fralin untuk Penelitian Biomedis. “Kami telah mengatasi masalah ini.”

Dalam penelitian tersebut, tiga pasien melihat gambar kotak-kotak netral yang dicampur dengan gambar bermuatan emosi dari International Emotional Imagery Database, sehingga menjelaskan bagaimana sistem NA merespons keadaan emosi yang berbeda.

Seperti yang diharapkan, tingkat NA dikaitkan dengan intensitas emosional, terutama saat menghadapi gambar yang tidak terduga, yang menggarisbawahi pentingnya sistem NA dalam kondisi seperti ADHD.

“Ini adalah karya perintis yang mewakili kemajuan teknis besar dalam kemampuan kita memahami aktivitas otak manusia,” kata Wael Asaad, direktur bedah saraf fungsional dan epilepsi di Rumah Sakit Rhode Island dan wakil ketua penelitian di Departemen Bedah Saraf di Brown University. Dia tidak berpartisipasi dalam penelitian tersebut.

“Meskipun dimungkinkan untuk merekam aktivitas listrik otak pada manusia dalam berbagai lingkungan selama bertahun-tahun, ini hanya memberi kita separuh gambarannya,” kata Asaad. “Bagaimana neuron ini berkomunikasi dengan neurotransmiter secara real time, dalam rentang waktu yang singkat,” kata Asaad. Asaad berkata, “Pada umumnya lebih sulit untuk belajar.”

“Selain nilai ilmiah dari penelitian ini, teknik yang ditunjukkannya akan sangat bermanfaat bagi berbagai penelitian. Ini merupakan tonggak penting dalam upaya kami untuk memahami fungsi sirkuit otak manusia.”

Tentang tim

Dalam penelitian sebelumnya, kelompok ini adalah kelompok pertama yang mengamati perbedaan subdetik dalam bahan kimia otak pada manusia yang terjaga dalam penelitian perintis pada tahun 2011.

Para ilmuwan kemudian mengeksplorasi bagaimana dopamin dan serotonin bersama-sama mendukung pengambilan keputusan dan pemrosesan sensorik manusia dalam serangkaian publikasi pada tahun 2016, 2018, dan 2020 menggunakan elektroda yang dirancang khusus yang dimasukkan selama operasi stimulasi otak dalam.

Tentang berita penelitian ilmu saraf

pengarang: John Pasteur
sumber: Universitas Teknologi Virginia
komunikasi: John Pastor – Teknologi Virginia
gambar: Gambar dikreditkan ke Berita Neuroscience

Pencarian asli: Akses terbuka.
“Noradrenalin melacak modulasi perhatian emosional di amigdala manusia“Oleh Reed Montague dkk. Biologi saat ini

ringkasan

Noradrenalin melacak modulasi perhatian emosional di amigdala manusia

Highlight

• Dinamika neuromodulasi sub-detik dapat diukur menggunakan elektroda kedalaman klinis
• Dinamika noradrenalin dalam amigdala manusia mencerminkan perhatian dan gairah
• Hubungan antara noradrenalin dan pelebaran pupil bergantung pada keadaan kognitif

ringkasan

Sistem noradrenalin (NA) adalah salah satu sistem saraf utama di otak; Ini berasal dari nukleus kecil di otak tengah, locus coeruleus (LC), dan didistribusikan secara luas ke seluruh otak.

Sistem LC-NA diperkirakan mengatur gairah dan perhatian dan merupakan target obat dalam berbagai situasi klinis. Namun, pemahaman kita tentang perannya dalam kesehatan dan penyakit terhambat oleh kurangnya rekaman langsung pada manusia.

Di sini, kami mengatasi masalah ini dengan menunjukkan bahwa perkiraan elektrokimia dinamika NA subdetik dapat diperoleh dengan menggunakan elektroda kedalaman klinis yang ditanamkan untuk pemantauan epilepsi.

Kami membuat rekaman ini di amigdala, struktur kuno yang mendukung pemrosesan emosional dan menerima proyeksi LC-NA yang padat, sementara pasien (n = 3) melakukan tugas visual yang aneh secara emosional.

Tugas ini dirancang untuk menginduksi keadaan kognitif yang berbeda, dengan rangsangan eksentrik yang terdiri dari gambar-gambar yang membangkitkan emosi, yang bervariasi dalam hal gairah (rendah vs. tinggi) dan valensi (negatif vs. positif). Konsisten dengan teori, perkiraan NA melacak modulasi perhatian afektif, dengan respons eksentrik yang lebih kuat dalam kondisi gairah tinggi.

Estimasi paralel dari pelebaran pupil, sebuah proksi perilaku umum untuk aktivitas LC-NA, mendukung hipotesis bahwa pupil-NA berpasangan berubah dengan keadaan kognitif, dengan perkiraan pupil dan NA berhubungan positif dengan rangsangan aneh dalam keadaan gairah yang tinggi tetapi tidak rendah. -Keadaan kegembiraan.

Studi kami memberikan bukti konsep bahwa pemantauan neuromodulator sekarang dapat dilakukan dengan menggunakan elektroda kedalaman dalam penggunaan klinis standar.