Группа ученых из Казанского федерального университета изучила мозговую деятельность у эмбрионов крыс и мышей, которые в раннем периоде существования не отличаются по уровню развития мозга от плода человека в утробе матери.
Полученные исследования смогут помочь в лечении заболеваний, связанных с нарушением деятельности мозга. Открытие даст новый взгляд на борьбу с эпилепсией, постишемическими состояниями, болями, которые возникают впоследствии травматических воздействий на головной мозг.
Полученные знания также будут полезны в изучении физиологии человеческого эмбриона и могут помочь более точно определять воздействия некоторых лекарств, чтобы найти максимально безопасные для развития мозга плода.
Американское общество нейробиологии уже опубликовало результаты исследований в одном из ведущий изданий этой области — Journal of Neuroscience. Сам же процесс можно наблюдать в лабораториях НИЛ «Нейробиологии» КФУ и частично — в марсельском Институте Нейробиологии Средиземноморья (Франция).
Как это было?
«В основе работы мозга заложен баланс между возбужденным и заторможенным состояниями», — рассказывает профессор Института фундаментальной медицины и биологии КФУ Рустем Хазипов. «Эти процессы регулируют два нейромедиатора. Первый нейромедиатор — глутаминовая кислота, отвечающая за мозговое возбуждение, а второй — гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), отвечающая за торможение в мозге. Но почти 20 лет назад ученые выяснили, у детей нейромедиатор ГАМК может также демонстрировать возбуждающий эффект. С тех пор наша команда исследователей выясняет причины и последствия возбуждения нейронов в детском головном мозге под воздействием ГАМК».
В НИЛ «Нейробиологии» КФУ. Фото пресс-службы КФУКак выяснили исследователи лаборатории КФУ, на мозг взрослого человека с некоторыми имеющимися патологиями ГАМК может оказывать совершенно противоположный ей эффект, то есть вместо возбуждения вызывать тормозящее действие. Поэтому роль кислоты, как главного тормозного нейромедиатора, сейчас под большим вопросом.
В зависимости от того, в каком из двух состояний находится мозг, ученые провели анализ действия ГАМК.
«Наш мозг способен находиться в молчании или возбуждении, причем, переход из одного состояния в другое происходит с определенной ритмичностью. Например, когда мы погружены в глубокий сон, наш мозг переходит из спокойного состояния в активное и наоборот несколько раз в секунду», — объяснил Рустем Хазипов. «Мы выяснили, что на детский мозг ГАМК оказывает возбуждающее действие во время отсутствия мозговой активности, а тормозящее действие – на активный мозг. Нам удалось вскрыть механизмы этого процесса, посмотреть, как это происходит на клеточном уровне. Мы и наши коллеги продемонстрировали, что под воздействием ГАМК мозг взрослого человека переходит из одного состояния в другое при наличии большого количества патологий, связанных с нарушением деятельности мозга».
По словам ученого, процесс возвращения к ранним этапам развития у взрослого мозга с точки зрения тормозных процессов имеет сильное влияние на дальнейшее функционирование нейрональных сетей и лежит в основе эпилептических разрядов. Отсутствие тормозного эффекта ГАМК в мозге и появление возбуждающего может быть одной из причин возникновения и протекания этого заболевания.
Полученные результаты Рустем Хазипов рекомендует использовать в практической клинической работе. Сейчас уже существуют медикаменты, утвержденные Фармкомитетом РФ и американским FDA, которые распространены в клиниках в качестве диуретиков. И эти же самые препараты оказывают положительный противоэпилептический эффект, так как способны нормализовать действие ГАМК и избежать патологического возбуждения, что и открыто во время работы с животными.
«Однако использование диуретиков для лечения эпилепсии у новорожденных не дало положительных результатов, у детей зафиксировали начало развития глухоты», — рассказывает профессор. «Если беременная женщина начнет принимать диуретики, то кроме мочегонного эффекта у мамы и у ребенка возможно развитие пожизненной глухоты у чада. Есть серьезное подозрение, что обнаружение на популяционном уровне ряда нарушений нервной системы, поведенческих нарушений связано с избыточным химическим вмешательством. Не все, что безопасно для нас, также безопасно и для ребенка. Использование косметики, добавок в пищу, пестицидов может иметь непоправимое воздействие на плод в момент формирования нервной системы у ребенка».
На этом исследования ученых КФУ не заканчиваются. В скором времени Рустем Хазипов со своей командой планирует опубликовать результаты воздействия алкоголя на развитие мозга человека в утробе матери.