Мыши снова видят! Зрительная активность восстанавливает нейронные связи между глазом и мозгом: визуальная стимуляция помогает перенастроить зрительную систему и частично восстанавливает зрение.

«Повторное соединение нейронов в зрительной системе — одна из самых больших проблем при разработке регенеративных методов лечения слепящих глаз, таких как глаукома», — сказал директор NEI Пол А. Сивинг, доктор медицины, доктор философии. «Это исследование показывает, что млекопитающие обладают большей способностью к регенерации центральной нервной системы, чем это было известно ранее».Зрительный нерв — это глазной кабель передачи данных, по которому визуальная информация передается от светочувствительных нейронов сетчатки к мозгу. Подобно пучку проводов, он состоит примерно из миллиона аксонов, каждый из которых выходит из отдельной ганглиозной клетки сетчатки.

Различные оптические невропатии, такие как глаукома, вызывают потерю зрения, когда они разрушают или повреждают эти аксоны. У взрослых аксоны ганглиозных клеток сетчатки не могут вырасти сами по себе, поэтому потеря зрения из-за нейропатии зрительного нерва обычно необратима.Исследователи вызвали повреждение зрительного нерва у мышей, используя щипцы, чтобы раздавить зрительный нерв одного глаза сразу за глазным яблоком. Затем мышей помещали в камеру на несколько часов в день в течение трех недель, где они просматривали высококонтрастные изображения — по существу меняющие узоры черных линий.

У мышей был умеренный, но значительный рост аксонов по сравнению с контрольными мышами, которые не получали высококонтрастную визуальную стимуляцию.Предыдущая работа ученых показала, что увеличение активности белка mTOR способствует регенерации зрительного нерва.

Поэтому они задались вопросом, может ли сочетание визуальной стимуляции с повышенной активностью mTOR иметь синергетический эффект. За две недели до повреждения нерва ученые использовали генную терапию, чтобы заставить ганглиозные клетки сетчатки сверхэкспрессировать mTOR. Было выполнено раздавливание зрительного нерва, и мышей ежедневно подвергали высококонтрастной визуальной стимуляции.

Спустя три недели ученые увидели более обширную регенерацию с аксонами, прорастающими через зрительный нерв до зрительного перекреста, на расстоянии около 6 миллиметров от глаза. Ободренные этими результатами, исследователи снова увеличили активность mTOR, но затем заставили мышей использовать обработанный глаз во время визуальной стимуляции, наложив швы на здоровый глаз.

Этот комбинированный подход увеличения активности mTOR с интенсивной зрительной стимуляцией способствовал регенерации по всей длине зрительного нерва и в различных зрительных центрах мозга.«Мы увидели наиболее заметный рост, когда закрыли здоровый глаз, заставив мышей смотреть через поврежденный глаз», — сказал Эндрю Хуберман, доктор философии, доцент кафедры нейробиологии Медицинской школы Стэнфордского университета и ведущий автор книги. отчет, опубликованный сегодня в журнале Nature Neuroscience. За три недели аксоны выросли на 12 миллиметров, примерно в 500 раз быстрее, чем необработанные аксоны ЦНС.

Регенерирующие аксоны также перемещались к нужным областям мозга, открытие, которое, по словам Хубермана, проливает свет на ключевой вопрос регенеративной медицины: «Если нервная клетка может регенерироваться, блуждает ли она, или она повторяет свою программу развития и возвращается к ней. правильные области мозга? "Используя линии трансгенных мышей, предназначенные для экспрессии флуоресцентных белков только в определенных подтипах ганглиозных клеток сетчатки (существует около 30), исследователи проследили, куда уходили регенерирующие аксоны. «Два типа ганглиозных клеток сетчатки, на которые мы смотрели, — β-клетки и клетки меланопсина — казались полностью способными возвращаться в нужные места в мозге, подключаться и формировать синапсы», — сказал Хуберман. «И что не менее интересно, они не пошли в неправильные места». Флуоресцентные аксоны появились в областях мозга, где можно было ожидать β-клеток и клеток меланопсина, но отсутствовали в других областях.У животных, получавших комбинированную терапию зрительный / mTOR, частично восстановилась зрительная функция.

Исследователи использовали четыре теста для оценки четырех типов зрительного восприятия: способность отслеживать движущиеся объекты, зрачковый рефлекс, восприятие глубины и способность обнаруживать хищника над головой — стимул, который обычно заставляет мышей замерзать или спасаться бегством. Мыши, получавшие комбинированную терапию, показали значительно лучшие результаты, чем мыши, не получавшие лечения, в двух из четырех тестов.

«Поразительное открытие этого исследования о том, что активность способствует возобновлению роста нервов, открывает большие перспективы для лечения дегенеративных заболеваний сетчатки», — отметил Томас Гринвелл, программный директор NEI по исследованиям в области нейробиологии сетчатки. Гринвелл сказал, что это исследование имеет большое значение для инициативы NEI Audacious Goals Initiative (AGI), постоянной попытки разработать регенеративную медицину для лечения заболеваний сетчатки.

Для будущих методов лечения, которые сохраняют аксоны зрительного нерва, Хуберман предполагает разработку фильтров для видеоигр виртуальной реальности, телевизионных программ или очков, предназначенных для визуальной стимуляции, вызывающей регенерацию. Недостатком модели раздавливания зрительного нерва является то, что она не имитирует типичные заболевания или травмы, связанные с ослеплением. Поэтому в настоящее время исследователи изучают эффект интенсивной визуальной стимуляции на модели глаукомы у мышей.

В дальнейшем они обращаются к специфическим качествам зрительной стимуляции, которые стимулируют регенерацию сетчатки.Это исследование финансировалось грантом NIH EY026100 и Фондом исследований глаукомы.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.