Vědci odhalili klíčové propojení mozku a těla: Pomůže s Parkinsonem a závislostí na alkoholu?

Když čelíme nebezpečí, náš instinkt nás chrání a zároveň upravuje fyziologii těla, aby podpořil naše reakce. Mechanismy, které propojují mozek a tělo – „přepínač“ mezi klidem a akcí – však byly dlouho zahaleny tajemstvím.

Když čelíme nebezpečí, náš instinkt nás chrání a zároveň upravuje fyziologii těla, aby podpořil naše reakce. Mechanismy, které propojují mozek a tělo – „přepínač“ mezi klidem a akcí – však byly dlouho zahaleny tajemstvím. Výzkumný tým z Rutgers University-New Brunswick se domnívá, že identifikoval klíčový mechanismus, a jejich zjištění mohou přinést důležité poznatky pro diagnostiku a léčbu neurologických stavů, jako je Parkinsonova nemoc a závislost na alkoholu.

Ve studii publikované v časopise Science Advances popsali Rafiq Huda a Nithik Chintalacheruvu sérii experimentů na myší, které modelovaly reakci lidského mozku na autonomní vzrušení – nedobrovolnou reakci sympatického nervového systému na neutrální, stresové, ohrožující nebo emocionální podněty. Objevili oblast v mozku, která dokáže řídit intenzitu těchto autonomních reakcí na pohyb a podněty z prostředí. Funguje jako „ovladač“, který zprostředkovává, jak silně reaguje srdeční frekvence a další ukazatele sympatického tónu, jako je průměr zornice, v těchto situacích.

Kardiovaskulární a metabolické nároky v klidu se výrazně liší od těch během akce. Pro posouzení mechanismů, které spouštějí a regulují autonomní reakce, se tým zaměřil na to, jak dvě mozkové oblasti – locus coeruleus (jádro mozkového kmene uvolňující neurotransmiter noradrenalin) a přední cingulární kůra (frontální oblast mozku zodpovědná za kognitivní kontrolu) – reagují během pohybu a smyslové stimulace. Zatímco locus coeruleus byl dříve identifikován jako spouštěč autonomního vzrušení, role přední cingulární kůry v tomto procesu byla méně jasná. Vědci předpokládali, že přední cingulární kůra by mohla řídit intenzitu autonomních reakcí.

Testování této teorie vyžadovalo vícestupňový experiment. Vědci myším vstříkli virus a poté jim do mozku implantovali miniaturní optická vlákna. V některých experimentech optická vlákna dodávala světelné pulzy k cílovému proteinu, který mohl v reálném čase zapínat nebo vypínat mozkovou aktivitu. V jiných umožňovala zaznamenávat mozkovou aktivitu spojenou s autonomními změnami. Pomocí kamery se softwarem pro strojové vidění pak zaznamenávali změny velikosti zornic myší jako měřítko sympatického tónu. Stejně jako u lidí dochází u myší k drobným změnám velikosti zornic před pohybem a zornice se dále rozšiřují s intenzitou aktivity. Zjistili silné důkazy, že tyto dvě mozkové oblasti spolupracují při spouštění a regulaci události vzrušení. Když byla aktivita v přední cingulární kůře vypnuta, událost vzrušení byla potlačena. Když se aktivita v této oblasti zrychlila, rozšíření zornic se „dramaticky zvýšilo“ a myši dokonce začaly s pohybem.

Propojení těchto výsledků s pohybovými a stresem vyvolanými behaviorálními stavy bude vyžadovat další výzkum, ale důkazy naznačují tento směr. Jedním z hlavních příznaků Parkinsonovy nemoci je neschopnost zahájit pohyb. Pokud existuje dysfunkce v procesech, které propojují záměr pohybu s přípravou těla na provedení těchto pohybů, mohlo by to pomoci vysvětlit nejvíce oslabující příznaky nemoci. Budoucí výzkum bude testovat, zda změny v autonomní regulaci přední cingulární kůrou mohou být příčinou problémů s mobilitou u Parkinsonovy nemoci. Zjištění by také mohla mít dopad na závislost na alkoholu, což tým zkoumá s grantem od National Institutes of Health. Vzhledem k tomu, že užívání alkoholu je často spojeno se stresem a vysokým základním sympatickým tónem, vědci zkoumají, zda by „ovladač reakce“ – přední cingulární kůra – mohl být naladěn tak, aby kontroloval touhy nebo snižoval závislost. I když je tento výzkum v počáteční fázi, důsledky pro modulaci negativních fyziologických reakcí na vnější stresory jsou značné.