يتم تنظيم حجم بؤبؤ العين بواسطة الأوركسين ، وليس هرمونات التوتر

ملخص: اكتشف الباحثون أن الناقل العصبي orexin ، وليس هرمون الإجهاد نورأدرينالين ، يتحكم في حجم بؤبؤ العين ، مما يشكل تحديًا للفهم المسبق. تؤثر الخلايا العصبية Orexin على حجم التلميذ ليس فقط استجابةً للتعرض للضوء ، ولكن أيضًا للحالات العاطفية والتوتر.

تربط النتائج نشاط الأوركسين بالعديد من الحالات العصبية ، بما في ذلك التغفيق ومرض الزهايمر ، مما يوفر طرقًا تشخيصية جديدة. قد يُفيد هذا البحث أيضًا في فهمنا للوعي وتنظيم الانتباه.

مفتاح الحقائق:

1. إن خلايا Orexin العصبية ، وليس النورادرينالين ، هي المسؤولة بشكل أساسي عن التحكم في حجم التلميذ ، مما يمثل تحديًا للاعتقاد العلمي الراسخ.
2. وجد الباحثون علاقة تعتمد على الجرعة بين نشاط عصبون orexin وقطر التلميذ ، مما يوفر طريقة مباشرة لقياس نشاط orexin.
3. تربط هذه النتائج الأوركسين بالعديد من الحالات العصبية مثل مرض الزهايمر والخدار والسكتة الدماغية ومتلازمة برادر ويلي ، مما يبسط ويحسن طرق التشخيص.

مصدر: ETH زيورخ

تختلف الطريقة التي ينظم بها الدماغ حجم بؤبؤ العين عما كان يُعتقد سابقًا: كما أوضح الباحثون في ETH Zurich الآن ، فإن الناقل العصبي orexin مسؤول بشكل أساسي.

يمكن أن يحدث هذا الاكتشاف ثورة في فهمنا للوعي وأمراض مثل التغفيق ومرض الزهايمر.

يتذكر نيكولا جرويتش ، باحث ما بعد الدكتوراة في مختبر ديناميكيات السلوك العصبي في ETH زيورخ: “كان التأثير قويًا لدرجة أننا عرفنا على الفور أننا بصدد تحقيق شيء مهم”.

من خلال سلسلة من التجارب الأولية على الفئران ، درس ما يُعرف باسم عصبونات orexin ، أحد مجالات البحث الرئيسية في المختبر. ولاحظ أن تحفيز الخلايا العصبية تسبب في اتساع حدقة الفئران بشكل ملحوظ.

يقول: “في كثير من الأحيان ، تضيع تأثيرات التحفيز العصبي في ضجيج بيانات القياس ، وعلينا أن نجعل من الصعب العثور عليها. هذه المرة كانت مختلفة. كان التأثير واضحًا”.

تم وصفها لأول مرة في عام 1998 ، وهي تنطلق من منطقة ما تحت المهاد إلى جميع مناطق الدماغ الأخرى ، وتتحكم في الوظائف الواعية والمستقلة. تشارك هذه الخلايا العصبية في تنظيم الانتقال بين النوم والاستيقاظ والانتباه ونظام المكافأة والشهية واستهلاك الطاقة.

ضروري لحالة الطالب العادية

كما أظهرت قياسات Grujic ، تؤثر الخلايا العصبية Orexin بشكل مباشر على الخصائص المركزية للحالة العاطفية للفرد: لا تسبب المنبهات الخفيفة فقط تغيرات حجم التلميذ ، ولكن أيضًا الضيق والآثار العاطفية.

يشار إليها بشكل مناسب بالعامية باسم نوافذ الروح ، يتم استخدام التلاميذ بشكل روتيني في الفحوصات الطبية والنفسية: يمكن أن يوفر حجم التلميذ قدرًا من الانتباه والوظائف الأخرى التي يتم التحكم فيها عن طريق اللاوعي للكائن الحي.

حتى الآن ، كان العامل الرئيسي الذي يحدد حجم بؤبؤ العين بالضوء هو النورأدرينالين – ما يسمى بهرمون التوتر – ونظام مستقبلاته.

ولكن الآن ، أظهر باحثو ETH أن هذا الدور يجب أن يُنسب إلى الناقل العصبي Orexin ونظام مستقبلاته.

لا تستطيع الخلايا العصبية النورادرينالين في الواقع الحفاظ على وضع حدقة طبيعي بدون خلايا أوركسين العصبية. عندما يتم إيقاف تشغيل نظام orexin ، يصبح التلاميذ أكثر ضيقًا.

يقول دينيس بارداكوف أستاذ ETH ، واصفًا هذه العلاقة التبعية بشكل ملون: “في الأساس ، تعد الخلايا العصبية النورادرينالين عبيدًا لخلايا أوركسين العصبية”.

ارتباط بالخدار

في تجاربهم ، أنشأ الباحثون أيضًا رابطًا يعتمد على الجرعة بين نشاط الخلايا العصبية وقطر التلميذ. يقول بارداكوف: “يوضح لنا التلاميذ بالضبط مدى نشاط خلايا الأوركسين العصبية في منطقة ما تحت المهاد”.

بالإضافة إلى منح الباحثين في الدماغ طريقة جديدة لقياس نشاط الأوركسين ، فإنه يفتح آفاقًا جديدة للعلاج الطبي. هناك علاقة طويلة الأمد بين اضطراب تنظيم الأوركسين واضطراب النوم nagolepsy.

في الآونة الأخيرة ، تم العثور على روابط أيضًا مع حالات عصبية أخرى مثل الزهايمر والسكتة الدماغية والاضطراب الوراثي متلازمة برادر ويلي.

في هذه المرحلة الأخيرة ، خلل وظيفي في الدماغ البيني – أو الدماغ المتوسط ​​- حيث يوجد الوطاء – يؤدي إلى أعراض جسدية وإدراكية واستقلابية شديدة.

تحتوي جميع المراحل الأربع على مكونات اضطراب النوم. يقول بارداكوف إن فحص حجم بؤبؤ العين في المستقبل سيساعدنا في البحث بدقة عن تأثير orex على هذه الظروف – وقد يبسط التشخيص ويحسنه. في الوقت الحالي ، يتطلب تشخيص الخدار ثقبًا في أسفل الظهر ، وهو إجراء جراحي.

فتح لائحة الحواس

بصفته عالمًا في علم الأعصاب ، يرى كرويتش أن اكتشافه هو مفتاح لفهم أفضل لكيفية التحكم في الوظائف الأساسية لوعينا.

يقول: “إن تحقيق التوازن بين التركيز على الأشياء المألوفة والتجول في العالم من حولنا واستكشاف أفكارنا هو جزء أساسي من قدرتنا على التكيف مع المواقف الجديدة”.

يقول كرويتش إن انتشار ونطاق اضطرابات نقص الانتباه التي تم تشخيصها اليوم تُظهر مدى صعوبة الحفاظ على هذا التوازن.

Orexin هو واحد من عدة أنظمة تنظيم عصبي (تشمل الأخرى النورأدرينالين والسيروتونين) التي تنظم هذا التوازن. تميل هذه الأنظمة إلى قلب الميزان بطريقة أو بأخرى اعتمادًا على احتياجات الكائن الحي.

على سبيل المثال ، في الأيام الأولى للتطور البشري ، كان على الصيادين-الجامعين الجياع أن يتجولوا بحثًا عن مصدر للغذاء. إذا تمت مكافأتهم بإيجاد شيء يأكلونه ، فيجب عليهم تحويل انتباههم إلى محيطهم للتجسس بحثًا عن الطعام.

عندما كان البشر الأوائل راضين أخيرًا ، كان بإمكانهم تحويل انتباههم إلى تلبية احتياجاتهم الأخرى.

مجموعات فرعية متعددة من الخلايا العصبية لوظائف محددة

في دراسة أجريت على خلايا أوركسين العصبية ، تمكنت مجموعة بيرتاغو البحثية من تحديد الوحدات الفرعية المشاركة في الوظائف العصبية المختلفة وبالتالي في المكونات المختلفة لهذا التوازن.

باستخدام نوع خاص من مجهر التألق ، لاحظ العلماء استجابة الخلايا العصبية الفردية للأوركسين في الفئران وقارنوا ذلك بالتقلبات في حجم التلميذ. استخدموا الفحص المجهري ثنائي الفوتون ، والذي يسمح لهم بمراقبة نشاط الخلايا الفردية في الدماغ.

وجد الباحثون الخلايا العصبية التي يرتبط نشاطها بشكل إيجابي بحجم حدقة العين – وبالتالي بمستوى تحفيز الفأر – ونشاط آخر مرتبط بشكل سلبي.

ووجدوا أيضًا أن بعض الخلايا التي استجابت للمكافآت أثرت على حجم بؤبؤ العين ، بالإضافة إلى خلايا أخرى مرتبطة بواحد من عاملين.

مرشح للوائح أعلى

يوفر تحديد هذه المجموعات الفرعية المتخصصة داخل الخلايا العصبية لأوريكسين أول نظرة ثاقبة للطرق التي ترتبط بها لدعم الوظائف المركزية لوعينا.

ويقول كرويتش ، إن تأثير Orex على الحالات السلوكية المختلفة – من الانتباه ، واليقظة أثناء النوم والسعي للحصول على المكافأة إلى الشهية واستهلاك الطاقة – يجعلها مرشحًا رئيسيًا للتنظيم عالي المستوى.

تفتح النتائج التي توصل إليها باحثو ETH الباب أمام العديد من طرق التحقيق العلمي في تحديد الوحدات الفرعية الإضافية للخلايا العصبية وكيفية تفاعلها – مع بعضها البعض ومع أنظمة السيروتونين والنورادرينالين.

يعتقد الباحثون أن الإجابة على مثل هذه الأسئلة يمكن أن تؤدي فقط إلى فهم أكثر تفصيلاً لكيفية تنظيم وظائفنا الحيوية.

إنهم يتوقعون فوائد في رعاية وتشخيص وعلاج اضطرابات النوم والحالات ذات الصلة. كما توحي أمثلة مرض الزهايمر والسكتة الدماغية ، يمكن أن تكون هذه الفوائد أكبر مما تظهر لأول مرة.

حول هذا أخبار أبحاث علم الأعصاب

مؤلف: دانيال ميرهانز
مصدر: ETH زيورخ
اتصال: Daniel Meierhans – ETH Zurich
صورة: الفيلم مقيد لـ Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“التحكم في حجم بؤبؤ العين بواسطة الخلايا العصبية الأوركسين تحت المهادKrujic N et al. علم الأعصاب الطبيعي

ملخص

التحكم في حجم بؤبؤ العين بواسطة الخلايا العصبية الأوركسين تحت المهاد

الخلايا العصبية في الدماغ أوركسين (هيبوكريتين) متورطة في الانتقال بين النوم والاستيقاظ والبحث عن المكافآت ، لكن دورها في ديناميات الاستيقاظ السريع وإدراك المكافأة غير واضح.

هنا ، كشف التحفيز الخاص بالخلية ، والاستئصال ، والتسجيلات في الجسم الحي عن وجود علاقة ارتباط قوية وعلاقة سببية بين تمدد حدقة العين – علامة كمية للتحفيز – ونشاط خلية orexin.

تم توزيع ترميز الإثارة والمكافأة عبر خلايا orexin ، مما يشير إلى أنها متخصصة في الاتصال السريع متعدد الوسائط.