Czy uda się zrozumieć korową aktywność "w tle"

Elektryczna aktywność mózgu jest wewnętrzne powiązana z sygnalizacją biochemiczną w formie neuroprzekaźników i molekuł neuromodulacyjnych. Neuroprzekaźniki pobudzające mogą powodować przepływ jonów, które depolaryzują neurony (stan wzbudzenia, ang. UP) ostatecznie inicjując potencjał czynnościowy, podczas gdy neuroprzekaźniki hamujące powodują hiperpolaryzację (stan wygaszenia, ang. DOWN).

Kora mózgowa bardzo wolno generuje oscylacje między stanami UP i DOWN (mniej niż jedną na sekundę lub 1 Hz) niezależnie od zewnętrznego wejścia zarówno in vitro jak i in vivo. Bodźce zewnętrzne, takie jak informacje sensoryczne, oddziaływają na tło tej endogennej aktywności. Naukowcy zainicjowali finansowany przez UE projekt INTRICA (Development and neuromodulation of intrinsic cortical activity) do badań nad aktywnością podczas rozwoju, oceny jej modulacji i sprawdzenia wyników na zwierzęcym modelu autyzmu.

Członkowie zespołu porównali spontaniczne korowe stany UP in vitro podczas różnych etapów rozwoju i w dwóch różnych obszarach: kory czuciowej i ruchowej. Aktywność zmieniała się z wiekiem w sposób zależny od obszaru, od wczesnego okresu rozwoju do wczesnej dorosłości. Były okresy wyraźnej zmiany, wskazujące gruntowną reorganizację połączeń, i okresy stabilności. Przesunięcia między fazami rozwojowymi były po części uzależnione od zmian cyklów hamowanych pierwotnymi receptorami neuroprzekaźników inhibicyjnych (kwas γ-aminomasłowy-A (GABA-A) oraz GABA-B).

Dalsze badania modulacji stanu UP u genetycznie modyfikowanych zwierząt pokazały, że aktywność stanu UP jest modulowana przez receptory nikotynowe (acetylocholinergiczne) o zarówno wysokim, jak i niskim powinowactwie oraz że inhibicja GABA-B wpływa na wyniki działania receptora nikotynowego o wysokim powinowactwie. Obecnie badane są potencjalne zmiany w aktywności endogennej w przypadkach autyzmu, pokazując różnicę w aktywności dorosłego mózgu, który doświadczył ataku we wczesnym okresie życia.

Uczestnicy projektu INTRICA wprowadzają model rozwoju i dojrzewania in vitro normalnej sieci korowej oraz szukają etapu, na którym wskaźniki zaburzeń objawiają się jako zakłócenia równowagi pobudzenie-inhibicja. Co więcej, wyniki ujawniają bezpośrednią rolę modulacyjną receptorów nikotynowych o wysokim powinowactwie, działających poprzez receptory GABA-B. Endogenne tło oscylacji najprawdopodobniej odgrywa kluczową rolę w przetwarzaniu informacji. Wyniki projektu INTRICA dodały pewne istotne elementy do układanki mówiącej, jak i kiedy może to mieć miejsce.