211service.com
Skausmo jungiklis
Profesoriaus Fan Wang moksliniai tyrimai yra nulis į smegenų grandines, kurios kontroliuoja skausmo suvokimą. Jos darbas vieną dieną galėtų padėti valdyti skausmą be opioidų.
2021 m. rugpjūčio 24 d
Kodis O'Loughlinas
Fan Wang didžiąją savo darbo dienų dalį praleidžia laboratorijoje, prižiūrėdama eksperimentus, peržiūrėdama daugybę duomenų ir vadovaudama mokslininkų grupei.
Jos laboratorija MIT 46 pastate, į kurį ji persikėlė įstojusi į fakultetą sausio mėn., yra nesugadinta ir tvarkinga, sterili vieta, valdoma griežtumo ir skaičiais, kur kasdienis bendravimas taip pat vyksta su tiriamosiomis pelėmis, kaip su žmonėmis.
Tačiau Wang šiomis dienomis daugiau galvoja apie žmogiškuosius savo darbo aspektus ir jo pasekmes netvarkingoms emocijų ir vilčių sferoms. Po to, kai praėjusiais metais ji ir jos kolegos paskelbė straipsnį apie skausmo slopinimą žurnale Nature Neuroscience, į jos gyvenimą įsiliejo daugybė žmonių – nepažįstamų žmonių, kenčiančių nuo nepaaiškinamo, nepalengvinamo ir nepaliaujamo skausmo. Jie siuntė el. Jie norėjo jos pagalbos. Jie norėjo patikinimo, kad taip nėra viskas jų galvoje .
Jie pasakė: „Dr. Wang, aš noriu būti tavo jūrų kiaulytė, – prisimena ji. Tai tik parodo, kokie jie beviltiški.
Wang, McGovern smegenų tyrimų instituto tyrėja ir smegenų bei pažinimo mokslų profesorė, didžiąją savo karjeros dalį praleido tyrinėdama jutiminį suvokimą ir tai, kaip smegenys interpretuoja prisilietimą ir skausmą. Ji ir jos komanda dabar stengiasi suprasti naujus skausmo slopinimo centrus smegenyse, tikėdamiesi rasti palengvėjimą, kuriam nereikia opioidų.
Jei jiems pasiseks, jų darbas gali iš esmės pakeisti skausmo gydymą ir pakeisti daugybės žmonių gyvenimus, o tai gali užkirsti kelią pakopiniam priklausomybės poveikiui, kuris dažnai lydi opioidų vartojimą.
Aš tiesiog noriu rasti būdą, kaip sumažinti skausmą, kukliai sako Wang.
Tačiau smegenų sritys, į kurias ji sutelkia dėmesį – vietos, kur kontroliuojama anestezija, skausmas ir miegas, – yra neįtikėtinai sudėtingos, o užduotis, kurią ji laukia, yra didžiulė.
Laukinis spėjimas
Wangas, save apibūdinantis mokslo vėpla, užaugo Pekine ir pirmą kartą atvyko į JAV kaip magistrantas. 1993 m. rugpjūčio 25 d. atvykau į JFK, prisimena ji su tipišku tikslumu ir nostalgija.
Lankydamas Kolumbijos universitetą, gyvendamas tarakonų užkrėstame bute ir sėdėdamas Meto kėdėse, kuriose kraujas kraujuoja iš nosies, Wang buvo apimtas Niujorko ir visų jo galimybių. Kolumbijoje jai vadovavo Nobelio premijos laureatas Richardas Axelis ir atliko doktorantūros studijas Stanfordo universitete kartu su Marcu Tessier-Lavigne. 2003 m. ji atvyko į Duke universitetą, kur, prieš atvykdama į MIT, iš asistento profesoriaus iki visiško neurobiologijos profesoriaus medicinos mokykloje.
Wang visada domėjosi jutiminiu suvokimu, o jos ankstyvieji tyrimai buvo sutelkti į uoslę, atsekant jutimo neuronus nuo nosies ertmės iki uoslės lemputės – smegenų dalies, atsakingos už kvapų suvokimo apdorojimą. Tyrėjai turėjo tik ribotą supratimą apie skausmo suvokimą, sako ji. Tai išlieka tiesa po dešimtmečių.
Žinome, kad odoje ir pirštuose yra sensorinių galūnių, dėl kurių jaučiama temperatūra ir tekstūra. Šis suvokimas sukuriamas smegenyse, sako Wang. Aš norėjau tai suprasti aukštesniuose lygmenyse – suprasti sistemos raidą.
Wangą įkvėpė ir suintrigavo amerikiečių gydytojo Henry'io Bičerio darbas, kuris garsiai dokumentavo Antrojo pasaulinio karo karių atvejus, kurie patyrė didelių sužalojimų, bet nejautė skausmo, kai buvo išvežti iš mūšio lauko į karo ligonines. Jiems turėtų skaudėti, bet taip nėra. Jų smegenys perjungiamos į būseną, kai jie nejaučia skausmo, aiškina Wang. Nors jų jutimo neuronai liko nepažeisti, ji sako, šie stimulų detektoriai neregistravo skausmo suvokimo: tai yra smegenyse.
Ją taip pat sužavėjo pranešimai apie pacientus, kuriems taikoma bendroji nejautra, buvo atliekamos operacijos, kurie buvo sąmoningi – kai kurie net prisiminė girdėję chirurgo kalbą – tačiau nejautė skausmo.
Ji stebėjosi, ką tokiais atvejais veikia smegenys ir kaip tai galima panaudoti skausmui malšinti?
Per 175 metus nuo tada, kai pirmajam pacientui buvo sėkmingai atlikta bendroji anestezija, mokslininkai tiksliai nenustatė, kaip tai veikia. Vyrauja teorija, kad bendroji anestezija išjungia smegenis ir sukelia sąmonės praradimą. Tačiau kareivių ir pacientų, kurie suprato anestezijos metu, pavyzdžiai paskatino Wangą susimąstyti, ar dalis anestezuotų smegenų vis dar iš tikrųjų slopina skausmą.
Paradoksalu, kad smegenyse gali būti sričių, kurias suaktyvina anestetikas, sako Wang. Ir jei turite aktyvų mechanizmą, galite jį įjungti kaip jungiklį ir išjungti skausmą. Tai buvo laukinis spėjimas.
Norėdami ieškoti tokio regiono, Wang ir jos komanda anestezavo peles keturiais įprastais anestetikais, o tada, naudodami molekulinius žymenis, rado neuronų grupes, kurias šie junginiai suaktyvino smegenų pagumburio dalyje ir migdolinėje dalyje. Kadangi pagumburio neuronai išreiškia neuropeptidą, kuris anksčiau buvo susijęs su skausmo mažinimu, Wang pirmiausia sutelkė dėmesį į jų tyrimą. Ir ji savo nuostabai atrado, kad jie, atrodo, susiję ne tik su skausmo slopinimu, bet ir su sąmonės praradimu, patirtu taikant bendrąją nejautrą. Kai ji ir jos komanda suaktyvino neuronus, naudodama techniką, kurią ji pradėjo naudoti Duke'e (vadinamą aktyvuotų nervų ansamblių fiksavimu arba CANE), pelės užmigo ilgai ir giliai. Išvada, kad keli anestetikai suaktyvina smegenų sritį, kad paskatintų į miegą panašią būseną, buvo pirmasis aiškus įrodymas, kad anestezijoje yra aktyvių mechanizmų. Kadangi žinoma, kad lėtinio skausmo pacientai turi miego problemų, šis regionas gali būti potencialus būsimų miego pagalbos priemonių taikinys, sako Wang.
Remdamiesi tuo tyrimu, Wang ir jos kolegos atkreipė dėmesį į neuronų sankaupą, kurią jie rado migdoliniame kūne, kurį taip pat suaktyvino bendroji nejautra. Ar buvo įmanoma, kad jie galėtų būti skausmo slopinimo funkcijos pagrindas? Tai atrodė mažai tikėtina, nes migdolinis kūnas yra smegenų dalis, labiausiai susijusi su baime ir žmogaus reakcija „kovok arba bėk“, kurią sukelia skausmo tikimybė; tai nebuvo sritis, kuri anksčiau buvo susijusi su anestezija ir aktyviu skausmo slopinimu.
Wangas nustatė nervų grandines centrinėje migdolinėje dalyje, kurios yra susijusios su skausmo slopinimu (raudona, rausvai raudona ir geltona aukščiau).
FAN WANG LAB ATSKLEIDIMASPažymėtina, kad kai Wang ir jos komanda panaudojo optogenetiką, kad suaktyvintų šiuos specifinius centrinius migdolinio kūno neuronus, jie atrado, kad pelės jaučia labai mažai skausmo. Pelės, kurios buvo paveiktos uždegiminių medžiagų arba kurios patyrė nervų skausmą, kurį sukėlė chemoterapinis vaistas arba nervų spaudimas, iš karto nustojo trinti veidus ir laižymas letenomis – tai būdingas skausmo sukeltas savęs priežiūros elgesys. Ir atvirkščiai, kai tyrėjai deaktyvavo šiuos neuronus, pelės į įprastą prisilietimą, pavyzdžiui, kailio glostymą, reagavo tarsi skausmingai. (Wang sako, kad kai jos komanda vaizdavo šiuos neuronus įprastoje būsenoje, jie nustatė spontanišką nuolatinę veiklą, kuri, jų nuomone, neleidžia smegenims būti pernelyg jautriam normaliam prisilietimui.)
Tyrėjai suprato, kad šie migdolinio kūno neuronai buvo slopinančios ląstelės, kurios sulėtina arba sustabdo kitų neuronų veiklą. Ir kai jie atsekė neuronų ryšius, jie nustatė, kad nors jie nesusiję su smegenų regionais, dalyvaujančiais dirgiklių, galinčių sukelti skausmą, jutimu ir atskyrimu, jie buvo susieti su smegenų sritimis, susijusiomis su neigiamų emocijų ir kančių apdorojimu. skausmingi dirgikliai. Kitaip tariant, atrodė, kad kai buvo suaktyvinti migdolinio kūno neuronai, pelės gali pajusti dirgiklius, kurie paprastai sukelia skausmą, bet nepatyrė paties skausmo. Tai, kaip šie neuronai buvo prijungti prie daugelio smegenų regionų, kurie apdoroja neigiamas skausmo emocijas, rodo, kad migdolinio kūno ląstelės gali slopinti visus tokius regionus.
Tai buvo Šventojo Gralio atradimas, nes tai reiškė, kad smegenyse yra viena vieta, kuri gali išjungti skausmą. Turėjome šią laukinę hipotezę ir ji pasirodė esanti tiesa, sako Wang.
Netikslus dūmų signalizatorius
Kai pernai „Nature Neuroscience“ paskelbė Wango migdolinio kūno tyrimą, žiniasklaida atkreipė dėmesį. Ir kai žmonės, kenčiantys nuo lėtinio skausmo (apytikriai 50 milijonų amerikiečių su juo gyvena), perskaitė, kad giliai smegenyse yra galimas pokytis, galintis palengvinti jų neišspręstas kančias, jie kreipėsi į Wang laboratoriją.
Vanga atsakė taip subtiliai, kaip galėjo. Ji jiems pasakė, kad šiuo metu jos tyrimai buvo atliekami tik su pelėmis ir kad žmonių terapija buvo per daug metų.
Aš visada turiu atsiprašyti, sako ji. Sakau, kad tai tik graužikams.
Kai Wang aptaria savo tyrimą, ji kalba greitai, judindama rankas, kad pabrėžtų savo paaiškinimus, o jos smegenys tarsi veržiasi į priekį. Ji jaučia skubą savo darbui. Tačiau, kad ir kokia susijaudinusi ir linksma dėl galimybių, ji taip pat nuvilia. Neseniai ji sužinojo, kad vienas iš žmonių, susisiekusių su ja – vyras, turintis sudėtingą regioninį skausmo sindromą, sukeliantį skausmą, kurio nepavyko numalšinti nepaisant visų jo pastangų – nusinešė jo gyvybę.
Visas jo kūnas jautė skausmą. Niekas to nepalengvino, sako Wang, jos balsas trūkinėja iš emocijų. Tai baisus gyvenimo būdas. Jaučiu, kaip tai baisu. Ir aš taip toli nuo savo tyrimų pavertimo terapija.
Kitas žmogus neseniai jos paklausė: Kodėl Dievas verčia mus jausti tiek daug skausmo? ji prisimena. Ir tai mane tiesiog nuliūdino, nes neturėjau atsakymo.
Tačiau ji turi vilties.
Jos dabartiniais tyrimais siekiama tiksliai nustatyti nervų grandinės mechanizmus, kurie kontroliuoja, kaip lūkesčiai ir prisiminimai keičia mūsų skausmo suvokimą. Ji taip pat tiria kontekstinį skausmo komponentą, siekdama jį traktuoti kaip suvokimo problemą.
Anot jos, jai didelę įtaką daro guminės rankos iliuzija – eksperimento – velniop – vakarėlio triukas, kai žmonės šokinėja, kai į guminę ranką, glostytą taip pat, kaip ir tikrąją ranką, staiga smogiama plaktuku ar peiliu. . Tai, jos manymu, rodo, kad smegenų atsakas į skausmą daugeliu atvejų gali būti labai mažai susijęs su tikru skausmingu dirgikliu.
Skausmo sistema yra tarsi netikslus dūmų signalizatorius, – aiškina ji. Kartais jūsų smegenys kažką interpretuoja kaip ugnį, bet iš tikrųjų tai tik paskrudęs duonos gabalas.
Skausmo sistema yra tarsi netikslus dūmų signalizatorius. Kartais jūsų smegenys kažką interpretuoja kaip ugnį, bet iš tikrųjų tai tik paskrudęs duonos gabalas.
Taigi, vėl dirbdamos su pelėmis, Wang ir jos komanda išmatavo gyvūnų reakciją į tam tikrą aplinką, kad patikrintų, ar jie gali būti išmokyti patys įjungti skausmo slopinimo jungiklį. Iš pradžių jie suaktyvino centrines migdolinio kūno ląsteles, kad sumažintų skausmą pelėms, kai jos buvo dėžutėje, nudažytoje formomis ir juostelėmis. Dėžutėje su skirtingais raštais - valdymo langelyje - pelės nesumažino skausmo. Po kelių treniruočių jie išbandė pelių reakciją į įvairius dirgiklius dviejose dėžutėse, neaktyvuodami centrinių migdolinio kūno ląstelių. Įdomu tai, kad gyvūnai reagavo į skausmą, kai jie buvo įdėti į skausmo malšinimo dėžutę, nei tada, kai jie buvo kontrolinėje dėžutėje.
Tai parodė, sako Wang, kad kontekstas, susijęs su skausmo malšinimu, gali sukelti skausmą slopinantį jungiklį migdolinėje dalyje. Galų gale žmonės gali būti kondicionuojami taip pat, sako ji, nereikalaujant vaistų, kad suaktyvintų migdolinio kūno jungiklį.
Galbūt galite išmokyti savo smegenis žiūrėti į programą, kai skausmą slopinančias migdolinio kūno ląsteles suaktyvina vaistai ar smegenų stimuliacija, todėl smegenys prisimena. Tada vėliau tereikia dar kartą pažvelgti į programą ir migdolinis kūnas išjungia skausmą, sako ji. Tai yra svajonė. Tai ateitis.
Tiesą sakant, smegenys galiausiai gali pakeisti savo skausmo suvokimą – išjungti skausmą, kuris yra nepaaiškinamas, lėtinis arba tiesiog nenaudingas.
Mes taip ilgai neturėjome naujos terapijos. Ibuprofenas. Kiti vaistai. Jie yra senoviniai, sako Wang. Turime rasti kitą būdą.
Wang vadovauja naujai iniciatyvai, tiriančiai priklausomybę McGovern institute, nes ji mano, kad jos darbas skausmui malšinti smegenyse galiausiai gali reikšti, kad pacientams nebereikės opioidų.
Jos darbas su priklausomybės iniciatyva yra sutelktas į tai, kaip narkotikų vartojimas sukuria narkotikų troškimo smegenų būseną, kuri išlieka net po to, kai fizinė priklausomybė yra gydoma ir atleidžiama. Manau, kad tai gilus psichinis skausmas, sako ji.
MIT ištekliai ir bendradarbiavimas verčia ją jausti, kad tokį skausmą sumažinti yra reali galimybė. Tai vieta, sako ji. Esu pasiryžusi rasti būdą, kaip numalšinti skausmą. Šie žmonės yra tokie beviltiški. Jie labai tiki mokslu, ir tikiuosi, kad mokslas jų nenuvils.
Skausmas iš esmės yra smegenų sukurta iliuzija. Visi suvokimai yra iliuzijos, sako Wang. Tačiau vien todėl, kad tai yra galvoje, dar nereiškia, kad tai netikra. Viskas galvoje.
Mokslas apie priklausomybę
Nauja McGovern Institute iniciatyva sprendžia tokius klausimus, kaip kodėl vieni žmonės tampa priklausomi, o kiti ne.
Kasdien nuo opioidų perdozavimo JAV miršta apie 130 žmonių. Dvi dažniausiai išvengiamų mirties priežasčių yra tabakas ir alkoholis. Vienas iš penkių vaikų auga priklausomybės apimtuose namuose. Tačiau mokslininkai vis dar nesupranta šios lėtinės ir sudėtingos smegenų ligos biologijos.
Daugiau nei 20 McGovern instituto neurologų ir inžinierių komanda, vadovaujama Fan Wang, pradėjo dirbti, siekdama nustatyti, kaip priklausomybė veikia smegenis, ir sukurti strategijas, kaip nuspėti, užkirsti kelią ir gydyti.
Daugiau nei 50 % pacientų atsinaujina per šešis mėnesius po stacionarinio gydymo nuo alkoholio ar narkotikų priklausomybės. Smegenų ir pažinimo mokslų profesorius Jonas Gabrielius Laboratorija naudoja smegenų vaizdavimą ir mašininį mokymąsi, kad nenumatytų atkryčio prognozių ir pritaikytų pacientams optimalias intervencijas.
Polina Anikeeva , medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius, kuria įrankius, kurie naudoja šviesos ir magnetinius laukus, kad suaktyvintų neuronus smegenų atlygio srityje. Kontroliuodama šias pelių smegenų grandines, ji gali ištirti jų vaidmenį ieškant narkotikų ir ieškoti būdų, kaip sumažinti atsaką, susijusį su priklausomybe. Ji taip pat naudoja pluošto pagrindu pagamintus zondus, kuriuos ji sukūrė, kad nustatytų elektrofiziologinius ir neurocheminius priklausomybės biomarkerius.
Instituto profesorius ir neurologas Ann Graybiel, 71 m. mokslų daktarė , tiria dopamino kelius, susijusius su priklausomybe ir ilgalaikių įpročių formavimu. Ji taip pat tiria, kaip priklausomybę sukeliantys narkotikai užgrobia tuos būdus, skatinančius motorinį elgesį ir įpročių formavimąsi. Pažvelgdama į tai, kaip šie būdai skiriasi žmonėms, turintiems priklausomybių, ji tikisi išsiaiškinti, kodėl kai kurie žmonės gali būti labiau linkę į priklausomybę nei kiti.
Smegenų ir pažinimo mokslų profesorius Edas Boydenas '99 m., MEng '99 , sukurta plėtimosi mikroskopijos technologija, kuri leidžia vizualizuoti mikroskopinius ryšius tarp neuronų ir biomolekulių vietas neuronuose. Dabar jis nustato molekulinių ir nervų grandinės pokyčius, susijusius su priklausomybe, ir naudos mašininį mokymąsi, kad nustatytų galimus gydymo tikslus.
Biologijos inžinerijos profesorius Alanas Jasanoffas , kuris sukūrė MRT jutiklius, stebinčius nervų veiklą, dabar naudoja naujus jutiklius, aptinkančius neurochemines medžiagas, kad ištirtų ryšį tarp smegenų regionų, susijusių su motyvacija, atlygiu ir priklausomybe. Jo tikslas – geriau suprasti, kaip priklausomybė keičia smegenų veiklą.
Norėdami sužinoti daugiau apie McGovern instituto priklausomybės iniciatyvą, paspauskite čia .
– Julie Pryor