Сотрудничество возглавили Эрин Перселл, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете штата Мичиган; Джозеф В. Салатино, аспирант-исследователь Перселла; Кип А. Людвиг, заместитель директора по технологиям клиники Мэйо; и Такаши Козай, доцент кафедры биоинженерии инженерной школы Свонсона Университета Питтсбурга.«Глиальные клетки наиболее многочисленны в центральной нервной системе и имеют решающее значение для функции нейронной сети», — говорит Козай. «Наиболее очевидная функция глиальных клеток связана с их ролью в формировании рубцовой ткани для предотвращения распространения травм и дегенерации нейронов, но многое об их роли в мозге неизвестно».Исследование «Глиальные реакции на имплантированные электроды в мозг» предполагает, что эти глиальные клетки более функциональны, чем считалось ранее. «От обеспечения поддержки факторами роста и обеспечения надлежащей доставки кислорода и питательных веществ в мозг до обрезки устаревших синапсов и утилизации отходов — недавние открытия показывают, что глиальные клетки делают гораздо больше для оптимизации мозговой деятельности», — говорит Козай.Медленные тусклые сигналы глиальных клеток обнаружить гораздо труднее, чем яркую электрическую активность нейронов.
Новые достижения в области технологий позволяют исследователям, таким как Козай, обнаруживать тонкости активности глиальных клеток, и эти наблюдения проливают новый свет на текущие проблемы, связанные с имплантационными устройствами и лечением неврологических заболеваний.Козай объясняет: «Дисфункция глиальных клеток считается причиной и / или основным фактором увеличения числа неврологических заболеваний и заболеваний, связанных с развитием.
Следовательно, очевидно, что нацеливание на эти глиальные клетки (вместо или в сочетании с нейронами) может значительно улучшить текущие методы лечения ".Козай возглавляет бионическую лабораторию в Питте, где исследователи изучают реакцию биологических тканей на имплантируемые технологии. Хотя в последние годы в технологии нейронных имплантатов произошло много достижений, их основные эффекты и причины их неудач все еще озадачивают ученых. Используя передовые методы микроскопии, исследователи могут создавать более подробные неврологические карты и изображения.
«Комбинируя многофотонную микроскопию in vivo и электрофизиологию in vivo, наша лаборатория может лучше визуализировать, как клетки движутся и изменяются с течением времени в живом мозге, и объяснять, как изменения в этих глиальных клетках изменяют визуально вызываемую активность нейронной сети», — говорит Козай. «Использование этого подхода для лучшего понимания этих клеток может помочь в разработке дизайна имплантата и его успехе».Лаборатория Козая в настоящее время работает с Франкой Камби, профессором неврологии Питта, над проектом, чтобы понять роль другого типа глиальных клеток в повреждении головного мозга и нейронной активности. «Клетки-предшественники олигодендроцитов» или OPC — это клетки-предшественники, аналогичные стволовым клеткам, которые обладают способностью дифференцироваться во время восстановления тканей.«Хотя OPC мало изучены в интерфейсе мозг-компьютер, они образуют прямые синапсы с нейронами и имеют решающее значение для их восстановления», — объясняет Козай. «Как клетки-предшественники, они обладают способностью дифференцироваться в различные клетки, включая нейроны.
Технология продвигается к тому моменту, когда мы можем гораздо лучше понять, как работает мозг в целом, а не просто сосредоточиться на нейронах, потому что их электрические сигналы заставляют их казаться ярче при визуализации мозга ».Козай считает, что сейчас поворотное время для исследования этих клеток, и признает доктора Бена Барреса, известного нейробиолога из Стэнфордского университета, который сделал важные открытия в исследованиях глиальных клеток.
Козай сказал: «Мы потеряли великого ученого и пионера в этой области нейробиологии. Профессор Бен Баррес действительно раскрыл важность этих глиальных клеток при травмах и заболеваниях головного мозга. Мы должны продолжать настаивать, чтобы увидеть, как мы можем улучшить текущее лечение, исправляя их. недооцененные клетки мозга ".