Группа исследователей из Бостона представила новую вычислительную модель, которая объясняет, как кетамин, широко используемый анестетик и антидепрессант, влияет на активность мозга. Модель, опубликованная 20 мая в Трудах Национальной академии наук, помогает понять, как препарат изменяет паттерны возбуждения нейронов, что может привести к новым терапевтическим возможностям при лечении депрессии.
Кетамин широко применяется для седации, обезболивания, общей анестезии и в терапии депрессии, но его точный механизм действия оставался неясным. Новое исследование, проведенное научной группой из Бостона, с помощью компьютерного моделирования позволило расшифровать вероятные механизмы действия препарата.
«Эта работа по моделированию помогла нам понять, как кетамин вызывает измененные состояния возбуждения и терапевтические эффекты при депрессии», — отметил Эмерин Браун, анестезиолог и научный сотрудник Гарвардской медицинской школы.
Эли Адам, ведущий автор исследования, подчеркнул, что понимание механики введения лекарства может помочь врачам усилить положительные эффекты и смягчить негативные.
Механизм действия кетамина
Исследование показало, что кетамин блокирует NMDA-рецепторы в коре головного мозга, модулируя высвобождение глутамата. Блокировка замедляет нарастание напряжения на мембране нейрона, что приводит к «всплеску» и отправке электрохимического сообщения другим нейронам. Эта взаимозависимость между напряжением, скачками и блокировкой может обеспечить NMDA-рецепторам более высокую активность, чем предполагалось ранее.
«Динамика рецепторов NMDA оказывает большее влияние на динамику сети, чем считалось ранее», — отметила Нэнси Копелл, профессор математики в Бостонском университете (BU).
Ключевые результаты исследования
Моделирование показало, что кетамин может растормаживать сеть, отключая тормозные интернейроны. Это освобождает другие нейроны, вызывая возбужденное состояние мозга и быструю разблокировку NMDA-рецепторов. Эти всплески синхронизируются с гамма-волнами, которые наблюдаются при использовании кетамина.
В симуляции гамма-частотная активность возбуждающих нейронов истощается, что приводит к состоянию «вниз», но затем восстанавливается, начиная цикл заново.
Связь с антидепрессантами
Модель предполагает, что кетамин может усиливать гамма-активность среди нейронов, экспрессирующих пептид VIP, что может объяснить его антидепрессивное действие и предложить новые терапевтические возможности. Однако эта связь требует экспериментального подтверждения.
«Понимание субклеточных деталей рецептора NMDA стало основой для новой теории о том, как кетамин действует при лечении депрессии», — подчеркнула Нэнси Копелл.
Литература.
“Ketamine can produce oscillatory dynamics by engaging mechanisms dependent on the kinetics of NMDA receptors” by Emery N. Brown et al. PNAS
