Біологи створили «просвітлених» мишей

Американські вчені виявили в продовженому мозку мишей субпопуляцію з 175 нейронів, яка відповідає за баланс між режимами дихання. Штучно видаливши ці нейрони, їм вдалося отримати тварин, які дихають повільніше, ніж побратими, і поводяться набагато спокійніше. Стаття опублікована в.

Людям давно відомо, що розмірене і глибоке дихання може допомогти заспокоїтися, в тому числі, під час панічних атак. Дихальні практики застосовуються як в йозі, так і в медицині, але досі було не цілком зрозуміло, як саме людина заспокоюється і що відбувається при зміні ритмів дихання.

Регуляцію дихання забезпечує дихальний центр, який розташовується в продовженому мозку і складається з декількох частин. Об'єктом дослідження вчених став комплекс пре-Бетцінгера (preBötC), що розташовується у вентролатеральній частині довготривалого мозку і складається приблизно з трьох тисяч нейронів у кожній половині мозку. Відомо, що його клітини здатні задавати дихальний ритм, а також ініціювати початок дихального процесу і змушувати організм здійснювати важливі для роботи легких подихів (про це ми вже розповідали нещодавно), впливаючи на моторні нейрони в живому організмі і навіть у пробірці.

Вивчивши експресію близько 19 тисяч генів, узятих з бази даних щодо мишачих ембріонів (Euroexpress embryonic day 14.5 mouse hindbrain database), вчені звернули увагу на ген кадгерін-9 (), який продемонстрував у цих нейронах підвищений рівень експресії. Виділивши нейрони, які експресують його, за допомогою мітки mOrange, вони розділили їх за характером експресії низки транскрипційних факторів на сім груп. Особливий інтерес представляла найбільша група - субпопуляція/, яка містила близько 175 нейронів в кожній половині мозку. Відомо, що при видаленні всіх клітин, експресуючих відбувається порушення дихального ритму, що призводить до смерті миші.

Працюючи зі зрізами preBötC, вченим вдалося показати, що деякі з цих нейронів активуються під час ініціації вдиху або безпосередньо перед нею. Переконавшись, що/експресуються тільки в цих клітинах, вони видалили цю субпопуляцію нейронів з мозку миші шляхом селективної абляції за допомогою дифтерійного токсину. Незважаючи на важливість фактору піддані цієї процедуремиші не померли. Більше того, навіть через рік у них не було помічено змін у часі вдиху і видиху у всіх чотирьох стандартних режимах дихання, і залишився колишнім характер дихання уві сні і при зменшенні або збільшенні рівня кисню в повітрі.

Змінилася, однак, частота зміни самих режимів дихання. Набагато частіше миші стали дихати повільно і спокійно. Вони стали менше займатися дослідженням нових територій і більше - своєю вовною. Вони стали частіше сидіти на місці і рідше турбуватися, хоча сильний стрес як і раніше міг впливати на них. Електрокортикографічний аналіз показав, що періоди активної роботи мозку у них стали коротшими, а низькохвильова активність (в тому числі, дельта-хвильова) збільшилася. Це нагадувало зміни, що відбуваються при видаленні клітин блакитної плями (locus coeruleus або LC), відповідальної за стрес, збудження і перехід між сном і пильнуванням. З'ясувалося, що при введенні міток в LC, вони незабаром опиняються в нейронах субпопуляції/, і це відбувається селективно - міток, введених в сусідні відносно LC локуси, там не з'являється. Після цього вчені переконалися, що можна і вимикати/за допомогою вірусних препаратів через LC, знову домагаючись збільшення періодів спокійного дихання і зниження активності мозку.

Вчені вважають, що субпопуляція нейронів/служить сполучною ланкою між центром стресу і іншим мозком, і відповідальна за переходи від збудженого дихання до спокійного. Якщо ситуація стресова або необхідна підвищена активність мозку, дихання має почастішати, а коли настає час заспокоїтися, воно повинно, навпаки, сповільнитися. Це працює і в зворотний бік - якщо, наприклад, при хвилюванні починати розмірено і рівно дихати, це дозволить швидше прийти в себе; навпаки, якщо почати дихати дуже різко, то можна в деяких випадках викликати у себе панічну атаку. Автори статті називають описаний нейронний шлях «пранаяма» (в йозі цим словом називають управління так званою «життєвою енергією» за допомогою дихальних вправ).

Раніше ми вже розповідали, як рівень тривожності у мишей зменшували за допомогою імітування медитації. Нові дані, що стосуються роботи дихального центру, можуть допомогти в розробках лікарських засобів і дихальних методик для боротьби з тривожними розладами, панічними атаками і навіть синдромом раптової дитячої смерті, який, за деякими гіпотезами, пов'язаний з неправильною реакцією центрів стресу на брак кисню.