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从一只简单动物的分子到全脑,研究揭示了血清素的作用

本站发布时间:2023-11-21 14:44:53

由于大脑用来影响情绪和行为的主要化学物质的存在,它也是精神药物的常见靶点为了改进药物并寻找更好的药物,科学家们需要更多地了解分子如何影响健康和疾病中的主细胞和回路在一项新的研究中,Picower学习与记忆研究所的研究人员在简单的动物模型中全面解释了从单个分子的尺度到动物大脑的全过程中,血清素对行为的影响

Picower研究所和麻省理工学院脑与认知科学部的副教授TeveFlavell说:“在合理开发以质子能系统为目标的精神病学药物方面存在着重大挑战。”“这个系统是野生型复杂的。有许多不同类型的血清素能神经元通过大量不同的受体进行广泛的注射,这些受体往往被激活,以改变神经循环的工作方式。”

这些都是科学家们在人类中遇到的复杂性挽歌,但是更易于管理C秀丽隐杆线虫只有302个神经元(超过数十亿个)和一个色氨酸受体(超过14个)此外,所有C挽歌神经及其连接已被绘制在地图上,并被认为可用于网络操作最后,Flavell的团队开发了一种新的技术,使他们能够同时追踪和捕捉哺乳动物大脑中的神经乳酸由于所有这些原因,该实验室能够产生新的研究成果,以了解质子的分子活性是如何改变的,这是一种广泛的活性和行为

“这些结果提供了一个关于低血清素作用的全局视图,而不是分布在连接调节器上的广泛活动和行为的频率受体,”研究了蛋白质细胞

这项研究的主要作者是麻省理工学院、麻省理工大学和认知科学研究院的本科生迪康,以及耶鲁大学医学博士研究生杰玛·恩瓦布迪克

回避速度减慢

2013年在Cell中显示的FlavellC秀丽隐杆线虫使用瑟菌素来降低感染率,并将其作为神经收集NSM的来源在这项新的研究中,研究人员发现,自该试验以来,许多新的能力都得到了发展,以全面地检验色情的效果

首先,他们专注于确定世界上六种血清素受体的功能性胆固醇迄今为止,我们已经创造了64只不同的猩猩,它们训练了不同的敲除不同受体的组合例如,一个菌株只有一个受体被敲除,而另一个菌株则有所有受体,但其中一个缺失,另一个缺失在实验结束后,研究小组刺激了NSM神经元的血清素释放,以迅速减缓行为对所有数据的分析显示,至少有两个关键发现:一个是三个受体主动地阻止了低行为第二种是另外三种受体与另一种受体“相互作用”,从而减缓并调节其功能Flavell说,在控制行为中,血清素受体之间的复杂相互作用可能直接促进了针对这些受体的精神药物

研究人员在研究人员的研究中获得了重要的抗感染效果一种是不同的受体对应于活体动物血清素释放的不同模式例如,SER-4受体只对NSM神经元释放的插入物的增加做出反应但是,MOD-1受体对NSM释放血清素的持续“紧张”变化有反应这表明不同的血清素受体在动物体内的不同时间被检测到

全脑映射

Having在对照组中发现了大量的质子受体C在挽歌行为中,研究小组随后使用他们的想象技术来抑制情色对数据电路水平的影响例如,他们用荧光标记了穿过大脑的技术神经元中的每个受体基因,这样他们就可以看到所有压迫每个受体的特异性细胞,从而提供了一个广泛的蛋白质受体在C中分布的图谱挽歌大约有一半的神经元表达血清素受体,其中一些神经元表达五种不同的类型

最后,我们发现了追踪所有神经活动的能力(基于它们的钙波动)和所有行为的能力,以观察当蠕虫自由探索周围环境时,这些质子能神经元如何影响细胞的活动当血清素释放时,大约有一半的神经元会改变大脑的活动由于这项新的研究要求我们从中获取信息,因此有人问,是否知道细胞表达的rotonin受体能够预测它们对rotonin的反应事实上,知道哪些受体在每一个神经元中都有表达,就可以让神经元对哪些神经元受到rotonin的影响具有更强的预测能力

“我们进行了全脑钙成像,在知道细胞识别和血清素释放的情况下,让动物自由活动,首次提供了与动物大脑中定义的细胞类型的活性变化相关的低血清素释放,”研究结果包括

Flavell指出,所有这些发现都揭示了软件开发人员面临的复杂性和机遇这些研究结果表明,靶向一个色情受体的效果可能取决于另一个受体在细胞类型中如何抑制拒绝特别是,该研究强调了旋转蛋白受体如何与改变神经循环的活性状态有关

除Flavell、Dag、Nwabudike和Kang外,该报的其他作者MatthewGomes、JungsooKim、AdamAtanas、EricBueno、CassiEstrem、SarahPugliese、ZiyuWang和EmmaTowlson

研究基金包括国家卫生研究所、国家科学基金会、麦克奈特基金会、阿尔弗雷德基金会斯隆基金会、皮研究所和JPB基金会


来源:

Materials provided by
Picower Institute at MIT.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Ugur Dag, Ijeoma Nwabudike, Di Kang, Matthew A. Gomes, Jungsoo Kim, Adam A. Atanas, Eric Bueno, Cassi Estrem, Sarah Pugliese, Ziyu Wang, Emma Towlson, Steven W. Flavell.
    Dissecting the functional organization of the C. elegans serotonergic system at whole-brain scale. Cell, 2023; DOI: 10.1016/j.cell.2023.04.023

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