Bylo zjištěno, že ketamin zvyšuje mozkový hluk

souhrn: Inhibicí NMDA receptorů ketamin zvyšuje gama-frekvenční šum v jedné vrstvě jádra thalamu a jedné vrstvě somatosenzorického kortexu. Zjištění naznačují, že psychóza může být způsobena zvýšením hluku na pozadí, který poškozuje thalamické neurony a který může být způsoben defektem NMDA receptorů ovlivňujícím rovnováhu inhibice a excitace v mozku.

Zdroj: HSE

Mezinárodní tým výzkumníků včetně Sofyi Kulikové, vedoucí výzkumné pracovnice HSE University-Perm, zjistil, že ketamin jako inhibitor NMDA receptorů zvyšuje hluk pozadí v mozku, způsobuje zvýšení entropie příchozích senzorických signálů a narušuje jejich přenos mezi thalamus a kůra..

Toto zjištění může přispět k lepšímu pochopení příčin psychóz u schizofrenie.

Vyšel článek s výsledky studie European Journal of Neuroscience.

Poruchy schizoafektivního spektra celosvětově postihují přibližně 1 z 300 lidí. Nejčastějšími projevy těchto poruch jsou poruchy vnímání, jako jsou halucinace, bludy a psychózy.

Droga zvaná ketamin může u zdravých jedinců způsobit duševní stav podobný psychóze. Ketamin inhibuje NMDA receptory zapojené do přenosu excitačních signálů v mozku. Nerovnováha excitace a inhibice v centrálním nervovém systému může ovlivnit přesnost vnímání.

V současnosti se má za to, že podobné změny ve fungování NMDA receptorů jsou jednou z příčin kognitivních poruch u schizofrenie. Stále však není jasné, jak přesně k tomuto procesu dochází v postižených oblastech mozku.

Aby to zjistili, neurovědci z Francie, Rakouska a Ruska studovali, jak mozky ketaminových laboratorních krys zpracovávají senzorické signály. Vědci zkoumali beta a gama oscilace, ke kterým dochází v reakci na smyslové podněty v thalamokortikálním systému v mozku hlodavců, což je neurální síť, která spojuje mozkovou kůru s thalamem, který je zodpovědný za přenos smyslových informací z orgánů vnímání do mozku.

Beta oscilace jsou mozkové vlny v rozsahu od 15 do 30 Hz a gama vlny jsou vlny v rozsahu 30 až 80 Hz. Tyto frekvence jsou považovány za nezbytné pro kódování a integraci smyslových informací.

V experimentu byly myším implantovány elektrody pro záznam elektrické aktivity v thalamu a somatosenzorické kůře, což je oblast mozku zodpovědná za zpracování senzorických informací přicházejících z thalamu. Vědci stimulovali krysí vousky (vibrissae) a zaznamenávali jejich mozkové reakce před a po požití ketaminu.

Porovnání těchto dvou souborů dat ukázalo, že ketamin zvýšil sílu beta- a gama oscilací v kůře a thalamu i v klidu před prezentací stimulu, zatímco amplituda beta/gama oscilací v období 200–700 ms po stimulaci byla významně nižší ve všech kortikálních a thalamických místech zaznamenaných po Take ketamin.

Poststimulační interval 200–700 ms je dostatečně dlouhý na to, aby mohl být příchozí senzorický signál zakódován, integrován a vnímán. Výrazné snížení síly stimulem indukovaných smyslových oscilací by mohlo být spojeno s kognitivní poruchou.

Analýza také ukázala, že inhibicí NMDA receptorů podávání ketaminu přidalo šum k gama frekvencím v období 200-700 ms po stimulaci v jednom thalamickém jádře a v jedné vrstvě somatosenzorického kortexu. Lze předpokládat, že tento výrazný nárůst šumu, tedy snížení poměru signálu k šumu, také ukazuje na zhoršenou schopnost neuronů zpracovávat příchozí senzorické signály.

Tato zjištění naznačují, že psychóza může být způsobena zvýšením hluku na pozadí, který narušuje funkci thalamokortikálních neuronů. To by zase mohlo být způsobeno nerovnováhou NMDA receptorů ovlivňujících rovnováhu inhibice a excitace v mozku. Šum činí senzorické signály méně konkrétními nebo jasnými. Navíc to může způsobit automatické výbuchy aktivity spojené se zkresleným vnímáním reality.

„Zjištěné změny elektrické aktivity thalamu a kortikální kůry spojené s poruchami zpracování senzorických informací vyvolanými ketaminem by mohly sloužit jako biomarkery pro testování antipsychotik nebo predikci průběhu onemocnění u pacientů s poruchami psychotického spektra,“ říká Sofia Kulíková.

O tomto výzkumu v Neuroscience News

autor: Anastasia Lobanová
Zdroj: HSE
sdělení: Anastasia Lobanova – HSE
obrázek: Obrázek připsán Isaikiewiczovi, Edelmanovi

Původní vyhledávání: otevřený přístup.
„Psychostimetický ketamin narušuje přenos opožděných senzorických informací v podkorové sítiNapsal Yi Chen a kol. European Journal of Neuroscience

Viz také

shrnutí

Psychostimetický ketamin narušuje přenos opožděných senzorických informací v podkorové síti

U prodromální schizofrenie a schizofrenie s časným nástupem jsou poruchy pozornosti a kognice spojeny se strukturálními a chemickými abnormalitami mozku a s dysregulací kortikálních sítí, které vykazují narušené mozkové rytmy. Základní mechanismy jsou nepolapitelné.

Nekompetitivní antagonista NMDA receptoru ketamin napodobuje symptomy prodromální schizofrenie a schizofrenie s časným nástupem, včetně poruch perzistentních, úkolově souvisejících a senzomotorických beta/frekvenčních oscilací (17–29 Hz/30–80 Hz) v kortikálních sítích.

U zdravých jedinců a intaktních hlodavců spouštějí složité integrační procesy, jako je smyslové vnímání, přechodné, synchronní oscilace beta/gama v časovém rámci několika set milisekund (200–700 ms) po prezentaci předmětu pozornosti (např. smyslový podnět).)

Naším cílem bylo použít vícemístný přístup k elektrické mřížce ke zkoumání účinků jedné dávky (2,5 mg/kg, subkutánně) ketaminu na oscilace vyvolané senzorickými stimuly u lehce anestetizovaných potkanů.

Ketamin přechodně zvýšil sílu základních beta/gama oscilací a snížil senzoricky indukované beta/gama oscilace. Kromě toho narušil potenciál přenosu informací jak v somatosenzorickém thalamu, tak v souvisejícím kortexu a snížil thalamickou kortikospinální konektivitu v širokém rozsahu gama.

Tato zjištění podporují hypotézu, že antagonismus NMDA receptoru narušuje přenos percepční informace v hypotalamickém kortikálním somatosenzorickém systému.