Nowe badania prowadzone przez naukowców z NYU Grossman School of Medicine i węgierskiego Uniwersytetu w Szeged, przeprowadzone na myszach i szczurach, wykazały, że przywrócenie pewnych sygnałów w regionie mózgu, który przetwarza zapachy, przeciwdziała depresji. Opublikowane online 9 maja w czasopiśmie Neuron wyniki badań dotyczą komórek nerwowych, zwanych również neuronami, które "strzelają" - emitują sygnały elektryczne - przekazując informacje. Naukowcy w ostatnich latach odkryli, że skuteczna komunikacja między regionami mózgu wymaga, aby grupy neuronów synchronizowały swoje wzorce aktywności w oscylacjach wspólnej ciszy, po której następuje wspólna aktywność. Jeden z takich rytmów, zwany gamma, powtarza się 30 lub więcej razy w ciągu sekundy i jest ważnym wzorcem czasowym dla kodowania złożonych informacji, potencjalnie także emocji. Chociaż przyczyny depresji pozostają słabo poznane, to według dotychczasowych badań zmiany oscylacji gamma znajdują odzwierciedlenie jako elektrofizjologiczny marker choroby w regionach mózgu zarządzających zmysłem węchu, które również zostały powiązane z emocjami. Regiony te obejmują cebulkę węchową przylegającą do jamy nosowej, która, jak się uważa, jest źródłem i przewodnikiem oscylacji gamma w całym mózgu. Aby przetestować tę teorię, autorzy obecnego badania wyłączyli funkcję żarówki węchowej u badanych gryzoni za pomocą technik genetycznych i sygnalizacji komórkowej, zaobserwowali związany z tym wzrost zachowań podobnych do depresji u badanych, a następnie odwrócili te zachowania za pomocą urządzenia, które wzmacniało sygnały gamma w mózgu w ich naturalnym tempie. Nasze eksperymenty ujawniły mechaniczny związek między niedoborem aktywności gamma a spadkiem zachowania w mysich i szczurzych modelach depresji, przy czym zmiany sygnału w węchu i połączonych układach limbicznych były podobne do tych obserwowanych u pacjentów z depresją. Ta praca pokazuje moc wzmocnienia gamma jako potencjalnego podejścia do przeciwdziałania depresji i lękowi w przypadkach, gdy dostępne leki nie są skuteczne." Antal Berényi, MD, PhD, odpowiadający autor badania, adiunkt w Departamencie Neuronauki i Fizjologii w NYU Langone Health Duże zaburzenie depresyjne jest powszechną, ciężką chorobą psychiatryczną często oporną na leczenie farmakologiczne, mówią badacze. Rozpowszechnienie tego stanu dramatycznie wzrosło od początku pandemii, z ponad 53 milionami nowych przypadków szacowanych. Chorobowe zmiany w czasie i sile sygnałów gamma, potencjalnie wywołane przez infekcje, urazy lub leki, z cebulki węchowej do innych regionów mózgu w układzie limbicznym, takich jak kora piriform i hipokamp, mogą zmieniać emocje. Zespół badawczy nie jest jednak pewien dlaczego. W jednej z teorii, depresja powstaje nie w obrębie cebulki węchowej, ale w zmianach jej wzorców gamma wychodzących do innych celów mózgu. Usunięcie cebulki węchowej stanowi starszy model zwierzęcy do badania dużej depresji, ale proces ten powoduje uszkodzenia strukturalne, które mogą utrudnić naukowcom poznanie mechanizmów choroby. Aby uniknąć tych uszkodzeń, obecny zespół badawczy zaprojektował odwracalną metodę, zaczynając od pojedynczej zmodyfikowanej nici DNA zamkniętej w nieszkodliwym wirusie. Po wstrzyknięciu do neuronów w cebulkach węchowych gryzoni, DNA powodowało, że komórki budowały na swoich powierzchniach określone receptory białkowe. Dzięki temu badacze mogli wstrzyknąć gryzoniom lek, który rozprzestrzeniał się w całym systemie, ale wyłączał tylko te neurony w cebulkach węchowych, które zostały zaprojektowane tak, by miały zaprojektowane receptory wrażliwe na lek. W ten sposób badacze mogli selektywnie i odwracalnie wyłączyć komunikację między regionami mózgu należącymi do żarówki. Testy te ujawniły, że chroniczne tłumienie sygnałów z żarówki węchowej, w tym gamma, wywoływało zachowania depresyjne nie tylko podczas interwencji, ale także przez wiele dni po niej. Aby pokazać efekt utraty oscylacji gamma w żarówce węchowej, zespół wykorzystał kilka standardowych testów depresji u gryzoni, w tym miary lęku, który jest jednym z jej głównych objawów. W dziedzinie tej uznaje się, że zwierzęce modele ludzkich schorzeń psychiatrycznych będą ograniczone, dlatego też wykorzystuje się baterię testów do pomiaru zachowań w depresji, które z czasem okazały się przydatne. W szczególności, testy wyglądały na to, jak długo zwierzęta spędzić w otwartej przestrzeni, miara lęku; czy przestały pływać wcześniej, gdy zanurzone, miara rozpaczy; czy przestały pić wodę z cukrem, znak podejmowania mniej przyjemności w rzeczach; i czy odmówiły wejścia do labiryntu, znak, że unikają stresujących sytuacji. Następnie badacze wykorzystali wykonane na zamówienie urządzenie, które nagrywało naturalne oscylacje gamma z cebulki węchowej i wysyłało te sygnały z powrotem do mózgów gryzoni w postaci stymulacji elektrycznej w zamkniętej pętli. Urządzenie było w stanie stłumić gammę u zdrowych zwierząt lub ją wzmocnić. Tłumienie oscylacji gamma w płacie węchowym wywoływało zachowania przypominające depresję u ludzi. Ponadto, podawanie wzmocnionego sygnału z żarówki węchowej z powrotem do mózgów szczurów z depresją przywróciło normalną funkcję gamma w układzie limbicznym i zmniejszyło zachowania depresyjne o 40 procent, prawie z powrotem do normy. "Nikt jeszcze nie wie, jak wzorce wypalania fal gamma są przekształcane w emocje" - powiedział starszy autor badania György Buzsáki, MD, PhD, Biggs Professor of Neuroscience w Departamencie Neuronauki i Fizjologii oraz członek wydziału Neuroscience Institute. "Idąc dalej, będziemy pracować, aby lepiej zrozumieć to połączenie w żarówce i w regionach, z którymi się łączy, w miarę zmian zachowania".