Рецептор 5-HT2A в головном мозге играет важную роль в обработке визуальной информации. Он помогает уменьшить поток внешних визуальных сигналов, освобождая место для внутренних мыслительных процессов.
Исследователи выяснили, что чрезмерная активация этого рецептора может подавлять сенсорную информацию, что, возможно, объясняет возникновение галлюцинаций при употреблении некоторых наркотиков, например, ЛСД.
Этот механизм может помочь учёным понять, как мозг сопоставляет внешние раздражители с внутренними интерпретациями. Это открытие даёт возможность разработать методы лечения психических расстройств, восстанавливая этот баланс.
Сигналы, поступающие в наш мозг, не всегда обрабатываются одинаково. Определённые рецепторы модулируют эти механизмы, влияя на наше настроение, восприятие и поведение по-разному.
Одним из таких рецепторов является 5-HT2A. Недавно учёные обнаружили у него уникальную особенность: он подавляет поступающую визуальную информацию, освобождая место в мозге для внутренних процессов и интерпретаций.
Это открытие исследовательской группы Рурского университета в Бохуме (RUB) может также помочь объяснить действие таких наркотиков, как ЛСД. Когда рецептор чрезмерно активирован, внешние сенсорные сигналы подавляются, и мозг начинает создавать больше внутренних образов.
«Похоже, наш мозг всё чаще ведёт внутренний диалог», — поясняет профессор Дирк Янке (Dirk Jancke).
Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, расширяют наше понимание восприятия и психических расстройств.
Рецепторы отвечают за передачу информации между нервными клетками. Когда высвобождается серотонин, это влияет на активность нервных клеток по всему мозгу. Существует как минимум 14 видов серотониновых рецепторов.
«Ситуация осложняется тем, что эти рецепторы могут как подавлять, так и стимулировать активность», — отмечает Дирк Янке. «Более того, они присутствуют в разных типах клеток, которые в свою очередь могут взаимно подавлять или стимулировать всю сеть».
Поэтому изучение влияния рецепторов на мозг — сложная задача. Традиционные фармакологические методы определения функций рецепторов в нейронной сети имеют свои ограничения. Они часто не очень точны и, что особенно важно, не позволяют получить результаты в короткие сроки.
Поэтому исследовательская группа под руководством профессора Стефана Херлитце создала альтернативные методы. Они внедряют в нервные клетки белки светочувствительных рецепторов с помощью вирусов. Эти белки были генетически модифицированы, чтобы имитировать функции конкретного типа рецептора.
Это позволяет управлять выбранным типом рецептора с такой же точностью, как и выключателем света — быстро, в течение миллисекунд. Для этого мышам вживляют ультратонкие оптические волокна. Благодаря им можно направить свет определённой длины волны в нужное место мозга, используя светодиодное управление.
С помощью этого метода исследователи обнаружили, что рецептор 5-HT2A может избирательно ослаблять интенсивность поступающей визуальной информации.
«Удивительно, но это происходит без остановки других параллельных процессов», — говорит доктор Руксандра Барзан (Ruxandra Barzan), ведущий автор исследования.
Мозг снижает значимость внешних сенсорных сигналов, чтобы сосредоточиться на внутренних процессах коммуникации и интерпретации.
«Мы обнаружили механизм, который определяет, насколько важна поступающая информация», — объясняет Руксандра Барзан.
По мнению Дирка Янке, галлюцинации, вызванные такими веществами, как ЛСД, могут быть восприняты как форма внутреннего диалога с самим собой.
«Активация рецептора 5-HT2A сверх нормы подавляет внешнюю сенсорную активность, в результате чего мозг формирует восприятие независимо от внешних раздражителей».
В здоровом мозге серотонин взаимодействует с различными типами рецепторов, обеспечивая сбалансированный поток информации. Однако при психических заболеваниях этот баланс может быть нарушен.
Исследователи полагают, что их недавнее открытие поможет в разработке новых методов лечения. Они хотят активировать специально выбранные рецепторы в низких дозах, чтобы восстановить баланс.
Например, психоделические препараты, которые воздействуют на рецептор 5-HT2A, могут применяться в терапевтических целях под наблюдением врача и в определённых условиях обучения. Это позволяет компенсировать аномальный дисбаланс в работе рецепторов в долгосрочной перспективе.
Чтобы лучше понять сложные процессы взаимодействия между различными типами клеток и рецепторами в мозге, исследователи применяют компьютерные модели. Эти модели упрощают ключевые особенности нейронных цепей, что помогает в их изучении.
Они проверили предположение о том, что рецептор даёт наблюдаемые эффекты только в том случае, если он активируется одновременно и в тормозных, и в возбуждающих нервных клетках. Их модель подтвердила эту гипотезу.
Исследовательская группа под руководством профессора Сина Ченга в ходе моделирования обнаружила, что сетевые взаимодействия, которые повторяют экспериментальные результаты, возникают только при одновременной активации рецепторов в тормозных и возбуждающих клетках.
Литература
“Gain Control of Sensory Input Across Polysynaptic Circuitries in Mouse Visual Cortex by a Single G Protein-Coupled Receptor Type (5-HT2A)” by Dirk Jancke et al. Nature Communications
