Окинавский институт науки и технологий (OIST) и Медицинская школа Университета Кейо провели исследование, которое проливает свет на влияние серотонина на мозг и поведение мышей. Ученые использовали передовые методы, такие как оптогенетика и высокопольная магнитно-резонансная томография (МРТ), чтобы изучить, как стимуляция серотониновых нейронов в ядре дорсального шва (DRN) активирует различные области мозга, включая кору головного мозга и базальные ганглии.
Доктор Хироаки Хамада, научный сотрудник OIST, и его коллеги из Медицинской школы Университета Кейо опубликовали результаты исследования в журнале Nature Communications. Хамада является ведущим автором статьи.
Предыдущие исследования показывали, что серотониновые нейроны в DRN способствуют адаптивному поведению у мышей, связанному с будущими вознаграждениями. Однако оставалось неясным, как именно серотонин влияет на различные части мозга.
Для этого исследования ученые использовали оптофункциональную МРТ. Они использовали метод оптогенетики для избирательной активации серотониновых нейронов в DRN и наблюдали за реакцией мозга с помощью функциональной МРТ.
Они использовали новейший МРТ-сканер с сильным магнитным полем, который позволил достичь высокого разрешения для изучения маленького мозга мышей. Мышей помещали в сканер и через регулярные промежутки времени стимулировали серотониновые нейроны.
Результаты исследования показали, что стимуляция серотонина в DRN вызывает активацию коры головного мозга и базальных ганглиев. Этот результат отличался от предыдущего исследования, проведенного под анестезией.
Кроме того, реакция мозга на стимуляцию серотонина тесно связана с распределением серотониновых рецепторов и паттернами соединений нейронов в DRN. На изображениях МРТ высокого поля ученые ясно видели, какие области мозга активируются и деактивируются во время бодрствования и под наркозом при стимуляции серотониновых нейронов.
Кора головного мозга и базальные ганглии являются критически важными областями мозга для когнитивных процессов, таких как двигательная активность и поведение, направленное на получение вознаграждений. Таким образом, активация серотониновых нейронов в DRN может привести к изменениям в мотивации и поведении.
Доктор Хамада отметил, что использование новой техники МРТ высокого поля и оптогенетики создало множество препятствий, но он успешно преодолел их. Он также подчеркнул, что следующим важным шагом является понимание молекулярного механизма активации серотонина во всем мозге.
Профессор Кенджи Дойя, руководитель Отделения нейронных вычислений OIST, отметил, что результаты исследования могут помочь в разработке новых методов терапии настроения и поведенческих расстройств.
Литература.
“Optogenetic activation of dorsal raphe serotonin neurons induces brain-wide activation” by Hiroaki Hamada et al. Nature Communications
