Мышиные модели подросткового запоя выявляют ключевые долговременные изменения мозга

Согласно новому исследованию на мышах, чрезмерное употребление алкоголя может вызвать необратимую дисрегуляцию нейронов или клеток мозга у подростков. Полученные данные свидетельствуют о том, что чрезмерное употребление алкоголя в подростковом возрасте, когда мозг еще развивается, приводит к долговременным изменениям в способности мозга передавать сигналы и общаться, потенциально создавая основу для долгосрочных изменений в поведении и намекая на Механизмы алкогольных когнитивных изменений у человека.

«То, что мы здесь наблюдаем, — говорит Никки Кроули, доцент кафедры биологии и биомедицинская инженерия и Huck Early Chair in Neurobiology and Neural Engineering, «заключается в том, что если пьянство подростков сбивает нейроны с этой траектории, они не смогут вернуться, даже если алкоголь потребление прекращается».

Префронтальная кора является ключевой областью мозга, отвечающей за исполнительную деятельность, оценку рисков и принятие решений. По словам Кроули, он не полностью сформирован у подростков и все еще созревает у людей примерно до 25 лет. Нарушения его развития у молодых людей могут иметь серьезные и долгосрочные последствия, добавил Кроули.

«Сильное запойное пьянство проблематично для всех, и его следует избегать, но мозг подростков, по-видимому, особенно уязвим для последствий, которые у людей будут следовать за ними десятилетиями», — сказал Кроули.

Команда под руководством Эвери Сичера, докторанта программы нейробиологии Пенсильванского университета, использовала модель воздействия этанола на мышей в подростковом возрасте, чтобы понять, как различные популяции нейронов в коре, самом внешнем слое мозга, изменяются в результате добровольного употребления алкоголя. потребление.

В этой модели мыши, как известно, потребляют алкоголь по схемам, которые приближаются к человеческому запою, что определяется Национальным институтом злоупотребления алкоголем и алкоголизма как модель потребления алкоголя, которая приводит к концентрации алкоголя в крови 0,08% или выше, обычно примерно через два часа. Запойное пьянство считается одним из самых опасных видов злоупотребления алкоголем, и понимание его влияния на развивающийся мозг может помочь информировать лечение.

Сичер и ее коллеги давали мышам доступ к алкоголю в течение 30 дней. Из-за их более быстрого развития и более короткой продолжительности жизни это соответствовало примерно 11-18 годам в человеческих годах. Затем они рассмотрели электрофизиологические свойства различных нейронов по всему телу. префронтальная кора чтобы понять, как пьянство подростков повлияло на проводку и срабатывание этих цепей.

Сичер и др. использовали электрофизиологию пэтч-кламп цельных клеток в сочетании с такими методами, как оптогенетика, что позволило команде изолировать отдельные нейроны и записать измерения, связанные с внутренней возбудимостью, такими как мембранный потенциал покоя и способность каждого нейрона запускать потенциалы действия. Это позволило им понять, как эти нейроны изменили свою способность передавать сигналы другим нейронам.

Они обнаружили, что соматостатиновые нейроны, ключевая популяция клеток, обеспечивающая ингибирование высвобождения нейромедиаторов из других типы клеток по всему мозгу и помогает «заглушить шум», по-видимому, постоянно дисрегуляция у мышей, которые много пили, по сравнению с мышами, которым давали только воду на протяжении всего развития.

Нейроны соматостатина выделяют как тормозные нейротрансмиттеры, такие как ГАМК, так и тормозные пептиды, такие как соматостатин, и правильное функционирование этих нейронов необходимо для здорового мозга. Нейроны были более возбудимы — это означало, что они слишком много сигнализировали и ослабляли активность других ключевых нейронов — даже через 30 дней после того, как мыши перестали пить алкоголь, когда мыши перешли во взрослую жизнь.

«Нейроны имеют относительно фиксированную траекторию развития — им нужно добраться туда, куда они идут, и синхронизироваться с нужными партнерами в определенные периоды развития, чтобы функционировать должным образом», — объяснил Кроули.

Дэвид Старнс, студент бакалавриата по биологии в колледже Шрейера Хонор, провел подсчет клеток соматостатина для количественной оценки плотности клеток до и после употребления этанола. Он обнаружил, что, хотя данные электрофизиологии предполагают, что эти нейроны соединяются по-разному, количество нейронов SST, по-видимому, не меняется в результате запоя.

Статья опубликована в журнале нейрофармакология.