Precíziós módszerrel követhető nyomon a dopamin szintje az agyban
AZ MIT kutatói kidolgoztak egy módszert az agyban található dopamin mennyiségének meghatározására, amely sokkal pontosabb, mint a korábbi eljárások, és lehetővé teszi a tudósok számára, hogy betekintést nyerjenek a dopaminnak a tanulásban, emlékezésben és érzelmekben játszott szerepére.
A neurotranszmitterek meghatározására szolgáló korábbi módszerek korlátozottak voltak abból a szempontból, hogy milyen hosszú ideig képesek pontos eredményt szolgáltatni, és hogy az agy mekkora részét tudják lefedni. Az MIT által kifejlesztett új eszköz, amit apró elektródák alkotnak, áthidalja ezeket a nehézségeket.
„Még senki sem tudta a neurotranszmitterek viselkedését ilyen térbeli tartományban és időskálán megmérni. Ez az eszköz lehetővé teszi, hogy gyakorlatilag bármilyen, neurotranszmitterekkel összefüggésben lévő betegséget még mélyebben feltárjunk” – mondta a kutatás egyik vezető munkatársa. Továbbá, mivel a műszer ennyire miniatűr, megvan a lehetőség arra, hogy a dopaminszint növelését célzó terápiák hatékonyságát monitorozzák a segítségével.
„Jelenleg a mély agyi stimulációt Parkinson-kór kezelésére alkalmazzák, és a feltételezések szerint a stimuláció valamilyen módon feltölti az agyat dopaminnal, de ezt még senki nem mérte meg” – magyarázza a tanulmány vezető szerzője.
A striatumban található dopamintermelő sejtek kritikus fontosságúak a szokások kialakulásában és a jutalmazással megerősített tanulási folyamatokban. Ezidáig a kutatók 100 mikron átmérőjű szénelektródákat használtak a dopamin mennyiségének meghatározására. Ugyanakkor ezeket körülbelül 1 napig lehet megbízhatóan használni, mivel hegszövetet képeznek az agyban, ami befolyásolja az elektróda és a dopamin közötti interakciót, illetve az elektróda felszínén idővel egyéb filmrétegek is lerakódhatnak. Emellett csak 50 százalék annak a valószínűsége, hogy egy adott elektróda pontosan olyan helyre kerül, ahol van mérhető mennyiségű dopamin.
Az MIT kutatói most viszont olyan elektródát fejlesztettek ki, amely 10 mikron átmérőjű, ezekből nyolc darabot kapcsoltak össze. Ezeket az elektródákat ezután egy merev polimerrel borítják be, ami megvédi azokat és megakadályozza, hogy az agyba történő behelyezéskor elhajoljanak. Ez a polimer réteg az elektród behelyezésekor feloldódik, így nem jut be az agyszövetbe.
A kutatók oszcilláló feszültséget vezetnek az elektródákba, és amikor ez a feszültség elér egy értéket, a környezetében lévő dopamin elektrokémiai reakción megy keresztül, ami mérhető elektromos áramot generál. Ezzel a módszerrel a dopamin jelenléte századmásodperces időtartományban monitorozható.
Ezeket az elektródákat használva a kutatók a dopamin szintjét a striatum több részében egyszerre is tudják mérni. A vizsgálat során azt találták, hogy a dopaminszintek a striatum különböző pontjain eltérőek. Ez önmagában nem jelentett meglepetést, a teljes striatum nyilván nem lehet elárasztva dopaminnal, de a különböző szintek mérése eddig nehézségbe ütközött, mivel az eddigi módszerekkel egyszerre csak egy területen lehetett mérést végezni.
A kutatók most azt vizsgálják, hogy ezek az új típusú elektródák milyen hosszú ideig képesek mérhető jelet szolgáltatni. Eddig ez az időtartam két hónap volt. Ezzel a típusú hosszú távú értékeléssel a kutatók képesek lesznek a dopamin változásainak hosszú ideig való nyomon követésére, ami például a szokások kialakulása vagy új képességek elsajátítása során jellemző az agyra.
Eurekalert
