पुरस्कार

Junjie Guo, Ph.D., Assistant Professor of Neuroscience, Yale University School of Medicine, New Haven, CT

Mechanism and functions of repeat expansion self-exonization in C9orf72 ALS/FTD

As intricate as the DNA replication process is, sometimes errors happen. Some neurological diseases are linked to a particular type of error called nucleotide repeat expansion (NRE), in which a short DNA segment is repeated over and over in hundreds or more copies. Where these repeats occur in the genome matters: during a critical step in gene expression called RNA splicing, only certain pieces (exons) of the RNA transcribed from DNA are joined together to become the final messenger RNA, whereas the remaining RNA sequences (introns) between exons will be broken down.

However, in some cases, introns with NREs are not broken down, but manage to instruct the making of a variety of repeat proteins that are harmful to nerve cells. A well-known example is an intron NRE within a gene called C9orf72, which is the most common genetic cause of amyotrophic lateral sclerosis (ALS, or Lou Gehrig’s disease) and frontotemporal dementia (FTD). In his research, Dr. Guo hopes to uncover how this intron NRE disrupts RNA splicing and causes the production of toxic repeat proteins.

Guo and his team will first test a variety of NRE mutations to see which are able to change the splicing pattern so the intron can escape degradation. Their second aim will test the hypothesis that these changes in the splicing pattern are critical for the C9orf72 NRE RNA to increase its export out from the cell nucleus into the cytoplasm and instruct the making of toxic repeat proteins. Finally, their research will explore the possibility that differences between the ways in which each cell splices its RNAs may explain why certain types of nerve cells such as motor neurons are more vulnerable in ALS.

Juliet K. Knowles, MD, PhD, Assistant Professor of Neurology, Stanford University School of Medicine, Palo Alto, CA

Neuron-to-OPC synapses in adaptive and maladaptive myelination

In her role as a pediatric clinician specializing in epilepsy, Dr. Knowles sees firsthand how this neurological disorder (actually a collection of several related but distinct diseases) is experienced and how it progresses. As a neuroscientist, she has the opportunity to help uncover how and why. Knowles and her team are focusing their research on the role of neuronal activity in myelination in patients with generalized epilepsy, a common form of the disease that is characterized by the presence of seizures and absence seizures.

Myelination is the process by which the axons (projections) of neurons are encased in myelin, which enhances the speed of axon signal transmission, and makes neural networks more efficient. The process involves oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) which can develop into oligodendrocytes, cells that produce myelin. In earlier research, Knowles uncovered that the neural activity of absence seizures promotes myelination of the seizure circuit, making it more efficient. This appears to lead to an increase in absence seizure frequency and severity; when Knowles and her team blocked the OPCs’ response to neural activity, seizure-induced myelination did not occur, and the seizures didn’t progress.

Knowles’ new research will now explore how this happens and identify possible approaches for future therapies. One aim will document the neuron to OPC synapses in both epileptic and healthy mouse models. A second aim will compare neuron-to-OPC synaptic activity and synaptic gene expression in healthy or epileptic mice – specifically focusing on how myelination promoted by a seizure differs from that promoted by learning. A third aim will explore how disrupting the post-synaptic receptors on oligodendrocytes affects the progression of epilepsy, not just in terms of seizures, but related symptoms such as disrupted sleep and cognitive impairment, both of which are common in individuals affected by epilepsy.

Akhila Rajan, पीएच.डी., Associate Professor, Basic Sciences Division, Fred Hutchinson Cancer Center, Seattle, WA

Adipocyte-brain mitochondrial signaling and its impacts on brain function

Communication between organs and the brain is critical to an animal’s survival and health. Signals tell the brain when the body needs more energy, is hungry, or needs to sleep, move or perform countless other tasks. But recent research has revealed that communication can include more than hormones – packets of material can also be passed to brain cells. Dr. Rajan’s research focuses on the phenomena of fat cells (adipocytes) sending bits of mitochondria – the organelles within cells that generate energy, among other roles – to the brain, and how that affects brain function.

Previous research has found that when these mitochondrial bits reach the brain, it makes the fly model Rajan’s team works with more hungry, specifically for high sugar foods, promoting a cycle of obesity and further sending of material. There is a known correlation between obesity and a range of neurological disorders, including sleep disorders and cognitive decline, and this new research hopes to shed light on these links and potentially identify targets for future therapies.

Working with the fly model, Rajan and her team aim to identify how exactly these bits of mitochondria are gaining access to neurons in the brain without being degraded; what happens when these bits of fat cell mitochondria integrate with neuronal mitochondria, specifically how it alters an animal’s behavior in terms of sleep and feeding; and what effect this process has on neuronal health overall. The research will take advantage of very precise genetic manipulations at which Rajan’s lab excels, involve cross-disciplinary insights provided by lab team members, and use advanced insect physiology chambers that let the team document feeding and changes in behavior at a level unavailable to previous generations of researchers.

Humsa Venkatesh, पीएच.डी., Assistant Professor of Neurology, Brigham and Women’s Hospital & Harvard Medical School, Boston, MA

The neurobiology of glioma: Understanding malignant neural circuits instructing tumor growth

Cancers, including brain tumors, have traditionally been studied at a cellular or molecular level. Researchers are addressing questions such as what subpopulation of cells are involved, how do they mutate, and what can we do to those malignant cells to get them to stop replicating? Dr. Venkatesh is interested in looking at how the nervous system is also involved in cancer progression and has already discovered that neurons form synaptic connections to cancer cells.

Venkatesh and her lab are studying both primary and secondary brain tumors but have evidence that these findings apply to cancers in other parts of the body. The insight that tumors are interacting with neurons, and not just killing off nerves as had once been thought, has opened many possibilities. These malignant growths are taking signals from the nervous system intended to pass information to other cells and instead reinterpreting them to instruct the cancer to grow. Now researchers can explore how to harness the nervous system to help treat or manage this malignant disease. In an exciting development, Venkatesh’s previous work in this space has already led to clinical trials that repurpose existing drugs targeting the nervous system and apply them to cancer treatment.

This new research goes even further into understanding the mechanisms governing neural circuit activity-driven glioma progression. Using advanced neuroscience technologies and patient-derived cell lines, Venkatesh will be able to modulate and study the malignant neural networks, encompassing both neurons and tumor cells, that influence cancer growth. Understanding this activity-dependent mechanism and how it can be targeted without disrupting healthy neuronal function could open new fields of cancer research and novel therapeutic opportunities.

लिसा बीटलर, एमडी, पीएचडी, एंडोक्रिनोलॉजी में मेडिसिन के सहायक प्रोफेसर, फीनबर्ग स्कूल ऑफ मेडिसिन, नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी, शिकागो, आईएल

एनोरेक्सिया अंतर्निहित आंत-मस्तिष्क की गतिशीलता को विदारक करना

भोजन एक जानवर के अस्तित्व के मूल में है, इसलिए इसमें कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि उचित भोजन सेवन और स्थिर शरीर के वजन को समन्वयित करने के लिए आंत और मस्तिष्क निरंतर संचार में हैं। हालांकि, सूजन की उपस्थिति में, यह प्रणाली टूट सकती है। सूजन से जुड़े एनोरेक्सिया (एनोरेक्सिया नर्वोसा के साथ भ्रमित नहीं होना) के लक्षणों में से एक भूख में कमी है, जो कुपोषण का कारण बनने के लिए काफी गंभीर हो सकता है। वर्तमान उपचार - IV-वितरित पोषण और आंतों की फीडिंग ट्यूब सहित - जीवन की गुणवत्ता को कम कर सकते हैं और महत्वपूर्ण संपार्श्विक परिणाम हो सकते हैं।

डॉ. बीटलर का उद्देश्य सूजन से जुड़े एनोरेक्सिया में शामिल अंतर्निहित तंत्र को विच्छेदित करने के लिए उन्नत तंत्रिका अवलोकन और हेरफेर तकनीकों का उपयोग करना है। बीटलर की टीम व्यक्तिगत साइटोकिन्स (सूजन के दौरान जारी सिग्नल) के प्रभावों को प्रकट करने के लिए कैल्शियम इमेजिंग का उपयोग करेगी, जो भोजन से संबंधित न्यूरॉन्स के विशिष्ट समूहों पर होती है। उनका समूह गंभीर सूजन से उत्पन्न होने वाले अनुचित 'खाना नहीं' संकेतों को ओवरराइड करने का प्रयास करने के लिए अत्याधुनिक अनुवांशिक उपकरणों का भी उपयोग करेगा। अंत में, वह अध्ययन करेगी कि सूजन संबंधी बीमारी के विशिष्ट मॉडल पोषक तत्वों के सेवन के लिए तंत्रिका प्रतिक्रिया को कैसे बदलते हैं।

एक जीवित जीव में विस्तार के इस स्तर पर इन विशिष्ट प्रक्रियाओं का अध्ययन करने वाला पहला व्यक्ति बीटलर का शोध होगा। साइटोकिन रिलीज के सटीक न्यूरोलॉजिकल लक्ष्यों की पहचान करके, और यह समझने से कि यह भूख को कैसे नियंत्रित करता है, बीटलर सूजन संबंधी बीमारियों से जुड़े कुपोषण के लिए चिकित्सीय लक्ष्यों की पहचान करने की उम्मीद करता है। इसके अलावा, उसकी प्रयोगशाला का उद्देश्य आंत-मस्तिष्क-प्रतिरक्षा संकेतन का एक रोड मैप बनाना है, जो न केवल सूजन-मध्यस्थता वाले एनोरेक्सिया के इलाज के लिए, बल्कि मोटे तौर पर भविष्य के भोजन और चयापचय अनुसंधान के लिए प्रमुख प्रभाव डाल सकता है।

जेरेमी डे, पीएच.डी., एसोसिएट प्रोफेसर, न्यूरोबायोलॉजी विभाग, हीर्सिंक स्कूल ऑफ मेडिसिन, अलबामा विश्वविद्यालय - बर्मिंघम; तथा इयान भूलभुलैया, पीएच.डी., प्रोफेसर - न्यूरोसाइंस और फार्माकोलॉजिकल साइंसेज विभाग, निदेशक - न्यूरल एपिजेनोम इंजीनियरिंग केंद्र, माउंट सिनाई, न्यूयॉर्क शहर में आईकन स्कूल ऑफ मेडिसिन

ड्रग-एक्टिवेटेड एसेम्बल के लक्षित हेरफेर के लिए सिंगल-सेल एपिजेनोमिक्स का लाभ उठाना

नशा व्यक्ति और समाज दोनों के लिए एक गंभीर समस्या है। जबकि व्यसन को समझने और उसका इलाज करने में महत्वपूर्ण शोध हुए हैं, इलाज करने वालों में से 60% को फिर से दर्द होगा। वास्तव में, ड्रग्स की लालसा वास्तव में समय के साथ बढ़ सकती है, उन लोगों में इनक्यूबेट करना जो बिना किसी ड्रग एक्सपोजर के भी आदी हो गए हैं। डॉ. डे और डॉ. मेज़ का लक्ष्य एक नए स्तर पर व्यसन पर शोध करना है - एकल-कोशिका स्तर पर विशिष्ट कोशिकाओं पर नशीली दवाओं के उपयोग के एपिजेनेटिक प्रभावों के लिए ड्रिलिंग, और ये कैसे एक विषय को फिर से शुरू कर सकते हैं।

प्रारंभिक शोध से पता चला है कि समय के साथ दवाओं के संपर्क में आने से जीन की अभिव्यक्ति के तरीके में बदलाव आता है। संक्षेप में, दवाएं "एन्हांसर्स" के रूप में जाने जाने वाले आनुवंशिक नियामक तत्वों को हाईजैक कर सकती हैं, जो सक्रिय होने पर मस्तिष्क की कोशिकाओं में कुछ जीनों को व्यक्त करने का कारण बनते हैं जो विषय को इन दवाओं की तलाश करने के लिए प्रेरित करते हैं। डे एंड मेज़ ने इन एन्हांसर्स को सेल-प्रकार विशिष्ट फैशन में पहचानने के लिए एक परियोजना तैयार की है जो कोकीन द्वारा सक्रिय (या बिना लाइसेंस के) हैं - एक अच्छी तरह से समझा और शोधित उत्तेजक - और फिर वायरल वैक्टर को कोशिकाओं में बनाएं और डालें जो केवल सक्रिय हो जाएंगे उस मौन बढ़ाने वाले की उपस्थिति। इस रणनीति का उपयोग करते हुए, वायरल वेक्टर अपने कार्गो को केवल सेल एसेम्बल में व्यक्त करेगा जो कोकीन से प्रभावित होते हैं और शोधकर्ताओं को ऑप्टोजेनेटिक रूप से या केमोजेनेटिक रूप से प्रभावित कोशिकाओं को सक्रिय या निष्क्रिय करने की अनुमति देते हैं।

इसके साथ, डे और भूलभुलैया स्वैच्छिक कोकीन स्व-प्रशासन के एक कृंतक मॉडल में नशीली दवाओं की मांग के व्यवहार पर उनके प्रभावों की जांच करने के लिए पहनावा को परेशान करेंगे। उनका काम कोशिकाओं या सेल प्रकारों की संपूर्ण आबादी के बजाय व्यक्तिगत कोशिकाओं और कोशिकाओं के छोटे समूहों को लक्षित करने की क्षमता में हालिया प्रगति पर आधारित है जैसा कि पहले के शोध का फोकस रहा है। अब जबकि विशिष्ट कोशिकाओं की भूमिका पर ध्यान केंद्रित करना संभव है, आशा है कि बेहतर उपचार विकसित किए जा सकते हैं जो व्यसन और विश्राम की आनुवंशिक जड़ों को संबोधित करते हैं, और मस्तिष्क कोशिकाओं की बड़ी, कम लक्षित आबादी में हेरफेर करने के नकारात्मक दुष्प्रभावों के बिना।

स्टीफ़न लैमेल, पीएच.डी., न्यूरोबायोलॉजी के एसोसिएट प्रोफेसर, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय - बर्कले

हेडोनिक फीडिंग बिहेवियर एंड ओबेसिटी का न्यूरोटेंसिन मध्यस्थता विनियमन

मस्तिष्क भोजन खोजने और खाने के लिए जुनूनी है। जब कैलोरी-घना भोजन पाया जाता है - जंगली में दुर्लभ - जानवर सहज रूप से इसका तेजी से सेवन करेंगे। कैलोरी-घने भोजन की तैयार पहुंच वाले मनुष्यों के लिए, वृत्ति कभी-कभी अधिक भोजन, मोटापा और संबंधित स्वास्थ्य समस्याओं की ओर ले जाती है। लेकिन शोध से यह भी पता चला है कि कुछ मामलों में, उच्च कैलोरी वाले भोजन को खाने की इच्छा कम हो सकती है जब ऐसा भोजन हमेशा उपलब्ध हो। डॉ. लैमेल इस तरह के खिला व्यवहार और इसके नियमन में शामिल तंत्रिका प्रक्रियाओं और मस्तिष्क क्षेत्रों की पहचान करना चाहते हैं।

वर्षों से किए गए अध्ययनों ने भोजन को हाइपोथैलेमस से जोड़ा है, जो मस्तिष्क का एक प्राचीन और गहरा हिस्सा है। हालांकि, सबूत भी मस्तिष्क के इनाम और आनंद केंद्रों की भूमिका की ओर इशारा करते हैं। लैमेल के प्रारंभिक शोध में पाया गया कि पार्श्व नाभिक accumbens (NAcLat) से उदर टेक्टल क्षेत्र (VTA) के लिंक हेडोनिस्टिक फीडिंग के लिए केंद्रीय हैं - उस लिंक को ऑप्टोजेनेटिक रूप से सक्रिय करने से कैलोरी युक्त खाद्य पदार्थों की वृद्धि हुई, लेकिन नियमित भोजन नहीं। अन्य शोधों ने अमीनो एसिड न्यूरोटेंसिन (एनटीएस) को अन्य भूमिकाओं के अलावा, खिला के नियमन में एक खिलाड़ी के रूप में पहचाना।

लैमेल का शोध मस्तिष्क के विभिन्न हिस्सों की सर्किटरी और भूमिकाओं को मैप करने का प्रयास करता है जो जानवरों को हेडोनिस्टिक रूप से खाने के साथ-साथ एनटीएस की भूमिका के लिए प्रेरित करता है, जिसे एनएसीएलएटी में व्यक्त किया गया है। विषयों को एक सामान्य आहार या एक कैलोरी युक्त जेली आहार के साथ प्रस्तुत किया जाता है, और NAcLat-to-VTA मार्ग पर गतिविधि को रिकॉर्ड किया जाता है और व्यवहार को खिलाने के लिए मैप किया जाता है। वह लंबे समय तक सुखी भोजन के संपर्क में रहने के साथ समय के साथ परिवर्तनों को भी ट्रैक करेगा। आगे के शोध कोशिकाओं में एनटीएस उपस्थिति में परिवर्तन देखेंगे, और विभिन्न मात्रा में इसकी उपस्थिति सेल फ़ंक्शन को कैसे प्रभावित करती है। भोजन और मोटापे में शामिल मार्गों और आणविक यांत्रिकी को समझकर, यह कार्य भविष्य के प्रयासों में योगदान कर सकता है जो मोटापे को प्रबंधित करने में मदद करता है।

लिंडसे श्वार्जो, पीएच.डी., डेवलपमेंटल न्यूरोबायोलॉजी में सहायक प्रोफेसर, सेंट जूड चिल्ड्रन रिसर्च हॉस्पिटल, मेम्फिस, टीएन

मस्तिष्क सर्किट की पहचान करना जो श्वसन और संज्ञानात्मक अवस्था को जोड़ते हैं

जानवरों में श्वास स्वचालित है, लेकिन अन्य तुलनात्मक रूप से आवश्यक कार्यों के विपरीत - दिल की धड़कन, पाचन, आदि - जानवर सचेत रूप से श्वास को नियंत्रित कर सकते हैं। श्वास भी भावनात्मक और मानसिक स्थिति से दो तरह से जुड़ा हुआ है: भावनात्मक ट्रिगर श्वास में परिवर्तन कर सकते हैं, लेकिन सचेत रूप से बदलते श्वास को भी मन की स्थिति को प्रभावित करने के लिए दिखाया गया है। अपने शोध में, डॉ श्वार्ज़ का उद्देश्य यह पहचानना है कि कौन से श्वास-संबंधी न्यूरॉन्स शारीरिक और संज्ञानात्मक संकेतों द्वारा चुनिंदा रूप से सक्रिय होते हैं और मस्तिष्क के उन क्षेत्रों को मैप करते हैं जिनसे वे जुड़ते हैं। यह शोध विभिन्न प्रकार के तंत्रिका संबंधी विकारों का अध्ययन करने में मददगार साबित हो सकता है जहां श्वास प्रभावित होती है, जैसे कि अचानक शिशु मृत्यु सिंड्रोम (एसआईडीएस), केंद्रीय स्लीप एपनिया और चिंता विकार।

श्वार्ज़ का उद्देश्य इन न्यूरॉन्स का अध्ययन करने के लिए तंत्रिका टैगिंग में प्रगति का लाभ उठाना है, जो मस्तिष्क के तने में गहरे स्थित हैं, पारंपरिक रूप से विवो में अलग करना और रिकॉर्ड करना मुश्किल है। लेकिन गतिविधि टैगिंग के साथ, श्वार्ज जन्मजात बनाम सक्रिय श्वसन के दौरान सक्रिय न्यूरॉन्स की पहचान कर सकते हैं। उत्तरार्द्ध के लिए, विषयों को एक तनावपूर्ण उत्तेजना के लिए वातानुकूलित किया जाता है जो उन्हें स्थिर करने और उनकी श्वास को बदलने का कारण बनता है। शोधकर्ता तब टैग किए गए न्यूरॉन्स की जांच कर सकते हैं कि यह पहचानने के लिए कि कौन से वातानुकूलित विषयों में सक्रिय थे, और पता करें कि क्या ये जन्मजात श्वसन के दौरान सक्रिय न्यूरॉन्स के साथ ओवरलैप होते हैं।

दूसरा उद्देश्य सांस लेने से संबंधित न्यूरॉन्स की आणविक पहचान की पहचान करना है जो कंडीशनिंग के दौरान सक्रिय हुए थे ताकि यह समझने के लिए कि कौन सी कोशिकाएं श्वास सर्किट का हिस्सा हैं। अंत में, उन न्यूरॉन्स की पहचान करने के बाद, श्वार्ज़ अन्य शोधकर्ताओं द्वारा विकसित वायरल वेक्टर दृष्टिकोण का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए करेगा कि मस्तिष्क के कौन से हिस्से सक्रिय कोशिकाओं से जुड़ते हैं। मस्तिष्क की अवस्थाओं और श्वास के बीच संबंधों की पहचान करना, चेतन और अचेतन श्वास सर्किटों का ओवरलैप, और श्वास और कुछ बीमारियों के बीच संबंध बेहतर उपचारों के साथ-साथ हमारे सबसे मौलिक कार्यों को कैसे तार-तार किया जाता है, इसकी पूरी समझ हो सकती है।

रुई चांग, पीएचडी, सहायक प्रोफेसर, तंत्रिका विज्ञान के विभाग और सेलुलर और आणविक फिजियोलॉजी, येल स्कूल ऑफ मेडिसिन

श्रीगंगा चंद्र, पीएच.डी. एसोसिएट प्रोफेसर, न्यूरोलॉजी और न्यूरोसाइंस विभाग, येल यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन

आंत से मस्तिष्क तक: पार्किंसंस रोग के प्रसार को समझना

पार्किंसंस रोग एक व्यापक रूप से ज्ञात लेकिन अभी भी रहस्यमय न्यूरोलॉजिकल अपक्षयी बीमारी है जो जीवन की गुणवत्ता को नाटकीय रूप से प्रभावित करती है। सटीक रूप से रोग कैसे शुरू होता है यह अज्ञात है, लेकिन हाल के शोध से संकेत मिलता है कि कम से कम कुछ पार्किंसंस के मामले आंत में उत्पन्न होते हैं और योनि तंत्रिका के माध्यम से मस्तिष्क में फैलते हैं, लंबे, जटिल, बहुक्रियाशील तंत्रिका मस्तिष्क के कई अंगों को जोड़ते हैं।

डॉ। चांग और डॉ। चंद्रा अपने शोध के साथ अगले स्तर तक इस आंत-प्रसार प्रचार अंतर्दृष्टि को ले जा रहे हैं। उनके पहले दो उद्देश्य पार्किंसंस से संबंधित योनि न्यूरॉन आबादी को वास्तव में पहचानना चाहते हैं और जिस प्रक्रिया से आंत और ये न्यूरॉन आपस में जुड़ते हैं। प्रयोग एक माउस मॉडल, प्रोटीन के इंजेक्शन का उपयोग करता है जो पार्किंसंस को प्रेरित कर सकता है, और विशिष्ट प्रकार के न्यूरॉन्स को टैग और चुनिंदा रूप से बंद (बंद) करने के लिए एक उपन्यास प्रक्रिया है। प्रयोगों के माध्यम से जिसमें कुछ न्यूरॉन्स को समाप्त कर दिया जाता है, प्रोटीन पेश किया जाता है, और पार्किंसंस के लिए जांच की गई चूहों, टीम विशिष्ट उम्मीदवारों पर संकीर्ण हो जाएगी। तीसरे उद्देश्य में, टीम को तंत्र को उजागर करने की उम्मीद है जिसके द्वारा रोग को न्यूरॉन्स के भीतर आणविक स्तर पर पहुंचाया जाता है।

अनुसंधान एक सहयोगी, अंतःविषय प्रयास है, जो डॉ। चांग के अनुभव पर आधारित है, जो तंत्रिका तंत्र और आंत्रीय प्रणाली पर शोध करता है और डॉ। चंद्रा की पार्किंसंस रोग और इसकी विकृति में विशेषज्ञता है। यह आशा की जाती है कि बीमारी मस्तिष्क तक कैसे पहुंचती है, इसकी बेहतर, अधिक सटीक समझ के साथ, मस्तिष्क से नए लक्ष्यों को उपचार के लिए पहचाना जा सकता है जो अधिक सटीक होते हैं, जिससे उपचार में देरी होती है या पार्किंसंस की शुरुआत को कम किए बिना या मस्तिष्क को नुकसान पहुँचाए बिना कम किया जा सकता है। असाधारण रूप से जटिल योनि तंत्रिका या एंटरिक सिस्टम के कई अन्य महत्वपूर्ण कार्यों को प्रभावित करना।

रेनबो हॉल्टमैन, पीएचडी, सहायक प्रोफेसर, आणविक फिजियोलॉजी और बायोफिज़िक्स विभाग, आयोवा न्यूरोसाइंस संस्थान - कार्वर कॉलेज ऑफ मेडिसिन, आयोवा विश्वविद्यालय

माइग्रेन में मस्तिष्क की व्यापक विद्युत कनेक्टिविटी: नेटवर्क-आधारित चिकित्सा विज्ञान के विकास की ओर

माइग्रेन एक व्यापक, अक्सर दुर्बल करने वाला विकार है। यह इलाज करने के लिए जटिल और कुख्यात है; पीड़ित के लक्षण अलग-अलग होते हैं, अक्सर संवेदी अतिसंवेदनशीलता द्वारा ट्रिगर किया जाता है, जिसमें दर्द, मतली, दृश्य हानि और अन्य प्रभाव शामिल हो सकते हैं। माइग्रेन मस्तिष्क के कई परस्पर भागों को प्रभावित करता है, लेकिन हमेशा एक ही तरह से नहीं, और उपचार अक्सर एक ही व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति पर समान प्रभाव नहीं डालते हैं। डॉ। हुल्टमैन के शोध में उपचार के लिए नए रास्तों को रोशन करने के उद्देश्य से नए उपकरणों का उपयोग करके माइग्रेन की जांच करने का प्रस्ताव है।

शोध में उनकी टीम के इलेक्ट्रोमिक कारकों की खोज, मस्तिष्क की विशिष्ट अवस्थाओं से जुड़े मस्तिष्क में विद्युत गतिविधि पैटर्न का मापन शामिल है। तीव्र और पुरानी माइग्रेन दोनों का प्रतिनिधित्व करने वाले माउस मॉडल में मस्तिष्क की गतिविधि को मापने के लिए प्रत्यारोपण का उपयोग करते हुए, उनकी टीम यह निरीक्षण करेगी कि माउस मस्तिष्क के किन हिस्सों को सक्रिय किया जाता है और पहली बार एक मिलीसेकंड पैमाने पर किस क्रम में। मशीन लर्निंग एकत्र किए गए डेटा को व्यवस्थित करने में मदद करेगा, और बनाए गए इलेक्ट्रोमेक मानचित्रों का उपयोग मस्तिष्क के प्रभावित हिस्सों की पहचान करने में मदद करने के लिए किया जा सकता है, और समय के साथ इलेक्ट्रोमल परिवर्तन कैसे होते हैं, खासकर जीर्णता की शुरुआत के माध्यम से। प्रयोग व्यवहार प्रतिक्रिया के लिए बंधे विद्युत गतिविधि पैटर्न की भी जांच करता है; उदाहरण के लिए, किसी विषय के मस्तिष्क में देखे जाने वाले विद्युत संकेत, जो चमकदार रोशनी से बचना चाहते हैं, माइग्रेन के लिए अधिक गंभीर प्रतिक्रियाओं की भविष्यवाणी करने का एक तरीका प्रदान कर सकते हैं।

डॉ। हुल्टमैन के शोध का दूसरा भाग तब उपलब्ध चिकित्सा और रोगनिरोधी कार्य करने के तरीकों को देखने के लिए उसी उपकरण का उपयोग करेगा। इन चिकित्सीय से उपचारित विषयों के इलेक्ट्रोमिक कारकों को एकत्रित किया जाएगा और नियंत्रण के साथ तुलना करके पहचान की जाएगी कि मस्तिष्क के कौन से हिस्से प्रभावित हैं और किस तरह से, प्रत्येक चिकित्सीय / रोगनिरोधी के प्रभाव को प्रकट करने में मदद करते हैं, साथ ही सिरदर्द पर दवा के प्रभाव से पता चलता है। माइग्रेन पीड़ितों द्वारा अनुभव किए जाने वाले आम दुष्प्रभाव जो उनकी स्थिति का प्रबंधन करना चाहते हैं।

ग्रेगरी श्रेरर, पीएचडी, एसोसिएट प्रोफेसर, डिपार्टमेंट ऑफ सेल बायोलॉजी एंड फिजियोलॉजी, UNC न्यूरोसाइंस सेंटर, नॉर्थ कैरोलिना विश्वविद्यालय

दर्द की अप्रियता के तंत्रिका आधार को खत्म करना: पुराने दर्द और ओपिओइड की लत की दोहरी महामारी को समाप्त करने के लिए सर्किट और नए उपचार

दर्द यह है कि हमारा मस्तिष्क संभावित हानिकारक उत्तेजनाओं को कैसे मानता है, लेकिन यह एक भी अनुभव नहीं है। यह बहुआयामी है, जिसमें नसों से लेकर रीढ़ की हड्डी और मस्तिष्क तक, सिग्नल की प्रोसेसिंग, रिफ्लेक्सिव एक्शन का ट्रिगर, और फिर अनुवर्ती कार्रवाई में शामिल तंत्रिका गतिविधि शामिल है, जिससे बचने के लिए निकट अवधि और जटिल सीखने की प्रक्रियाओं में दर्द से बचा जा सकता है। भविष्य।

दर्द भी इस बात के मूल में है कि डॉ। स्टरर दो परस्पर संबंधित महामारियों के रूप में क्या देखता है: पुरानी दर्द की महामारी, कुछ 116 मिलियन अमेरिकियों को प्रभावित करना, और ओपिओइड महामारी जो इसके इलाज के लिए शक्तिशाली और अक्सर नशे की लत दवाओं के दुरुपयोग के परिणामस्वरूप होती है। अपने शोध में, डॉ। शेरेर यह पता लगाना चाह रहे हैं कि मस्तिष्क दर्द की अप्रियता को कैसे बताता है। कई दवाएं अप्रियता के उस भाव को प्रभावित करने की कोशिश करती हैं, लेकिन अक्सर ओवरब्रॉड होती हैं और इनाम और सांस लेने के सर्किट को भी ट्रिगर करती हैं, जिससे लत (और विस्तार से अधिक) और श्वसन संबंधी शट डाउन ओपिओइड-संबंधित मौतों के लिए जिम्मेदार होता है।

डॉ। शेरियर की टीम फ्लोरोसेंट टर्नर के साथ दर्द से सक्रिय न्यूरॉन्स के आनुवांशिक जाल और लेबलिंग का उपयोग करके दर्द भावनात्मक सर्किटों का एक मस्तिष्क-चौड़ा नक्शा तैयार करेगी। दूसरा, सक्रिय मस्तिष्क कोशिकाओं को अलग किया जाएगा और उनके आनुवंशिक कोड को अनुक्रमित किया जाएगा, जो उन कोशिकाओं पर आम रिसेप्टर्स की तलाश में हैं जो चिकित्सीय के लिए लक्ष्य हो सकते हैं। अंत में, अनुसंधान रासायनिक पुस्तकालयों में यौगिकों की जांच करेगा, जिन्हें किसी भी पहचाने गए लक्ष्य रिसेप्टर्स के साथ बातचीत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है; उन यौगिकों के प्रभाव में दर्द की अप्रियता होती है; और क्या ये यौगिक अति प्रयोग का जोखिम भी उठाते हैं या श्वसन प्रणाली को प्रभावित करते हैं। अंतत: इरादा यह है कि सभी प्रकार के दर्द से राहत पाने के लिए और इसे अनुभव करने वाले रोगियों के जीवन की भलाई और गुणवत्ता को बेहतर बनाने में मदद करें।