Ученые из Окинавского института науки и технологий (OIST) провели исследование, которое позволило лучше понять роль серотонина в мозге. С помощью оптофункциональной МРТ на бодрствующих мышах они выявили, как активация серотонинового центра мозга, ядра дорсального шва (DRN), влияет на поведение и мотивацию.
Изучение серотонина: новые открытия
Серотонин, важный нейромедиатор, играет ключевую роль в регуляции настроения, сна и когнитивных функций. Однако до сих пор было сложно понять, как именно серотонин из DRN влияет на весь мозг.
«Предыдущие исследования показали, что серотониновые нейроны способствуют адаптивному поведению, связанному с будущими вознаграждениями. Мы хотели понять механизмы мозга, вызывающие такое поведение», — объяснил доктор Хироаки Хамада, научный сотрудник Отдела нейронных вычислений OIST и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Nature Communications.
Для решения этой задачи ученые использовали новую технику — оптофункциональную МРТ. Они избирательно активировали серотониновые нейроны в DRN светом и наблюдали за реакцией мозга с помощью функциональной МРТ.
Методы исследования: от оптогенетики до МРТ
Исследователи использовали новейший сканер МРТ с сильным магнитным полем для достижения высокого разрешения. Мышей помещали в сканер и через регулярные промежутки времени стимулировали серотониновые нейроны.
«Мы обнаружили, что стимуляция DRN вызывает активацию коры головного мозга и базальных ганглиев — областей мозга, участвующих во многих когнитивных функциях. Этот результат сильно отличался от предыдущего исследования, проведенного под анестезией», — заявил профессор Кенджи Дойя, руководитель отдела нейронных вычислений.
Результаты исследования: активация мозга и когнитивные функции
Кора головного мозга и базальные ганглии — это критически важные части мозга, участвующие в двигательной активности и поведении, направленном на получение вознаграждений. Таким образом, активация серотониновых нейронов DRN может привести к изменениям в мотивации и поведении.
«Впервые увидеть активацию в DRN было выдающимся моментом. Вначале я использовал ту же интенсивность света, но она была слишком слабой, чтобы увидеть реакцию мозга на МРТ. Затем я увеличил интенсивность, и реакция стала заметной», — сказал доктор Хамада.
Дальнейшие исследования: понимание молекулярного механизма
Следующим важным шагом является понимание того, как именно происходит активация серотонина во всем мозге. «Важно выяснить, каков фактический молекулярный механизм», — отметил профессор Дойя.
Результаты исследования могут быть полезны не только для фундаментальной науки, но и для практических применений. Люди, которые хотят научиться лучше корректировать свое поведение и мышление, также могут извлечь пользу из понимания роли серотонина.
Это исследование подчеркивает важность дальнейших исследований в области нейробиологии и открывает новые перспективы для изучения когнитивных функций и психических расстройств.
Литература
“Optogenetic activation of dorsal raphe serotonin neurons induces brain-wide activation” by Hiroaki Hamada et al. Nature Communications
