Дефицит функции зубчатой извилины, вызывающий проблемы с памятью, может быть связан с эпилептическими припадками, сообщается в новом исследовании. Аномальная активность приводит к чрезмерному её угасанию, что приводит к судорогам.
Согласно исследованиям, проведенным в Университете Висконсин–Мэдисон, повреждение части мозга, которая регулирует гиперактивность, может способствовать как проблемам с памятью, так и припадкам при наиболее распространенной форме эпилепсии.
Исследование, опубликованное недавно в журнале Neuroscience, может привести к более ранней диагностике эпилепсии и, возможно, к новым способам лечения эпилепсии и других заболеваний, имеющих общие симптомы, таких как болезнь Альцгеймера, черепно-мозговая травма и расстройство аутистического спектра.
Эпилепсия височной доли, характеризующаяся приступами в центрах мозга, отвечающих за обучение и память, затрагивает более половины из 3,4 миллиона человек в США, у которых диагностирована эпилепсия. Одна часть височной доли, называемая зубчатой извилиной, уже давно подозревается в том, что она работает как ворота, помогая управлять активностью мозга, выбирая, какие паттерны клеток мозга активны, а какие отключены.
“Вы можете думать о каждом паттерне как об одном воспоминании”,–говорит Антуан Мадар, ныне постдокторант-исследователь Чикагского университета, который проводил исследование, получая докторскую степень в UW-Madison в лаборатории нейробиологии профессора Мэтта Джонса. “Одна картина представляет собой первый раз, когда вы посетили художественный музей. Другая, похожая картина будет представлена во второй раз, когда вы отправитесь в этот же музей”.
Уникальные особенности каждого воспоминания могут быть неуловимыми — от конкретного искусства, которым вы восхищались, разных друзей, переживаний связанных с опытом или даже временем суток, — но они важны для направления конкретных воспоминаний. Неврологи, такие как Мадар, подозревали, что зубчатая извилина помогает различать похожие воспоминания, скрывая все, кроме соответствующих паттернов, чтобы предотвратить путаницу.
“При эпилепсии происходит огромная перестройка зубчатой извилины. Некоторые клетки умирают, некоторые новые нейроны и новые связи между нейронами добавляются в неправильных и неожиданныз местах”, - говорит Мадар. “Это разительное отличие от здоровой зубчатой извилины”.
Эта перестройка, наряду с молекулярными изменениями внутри каждой клетки, позволяет развиваться судорогам. Но неясно, какое влияние оказывает эта реорганизация зубчатой извилины на память.
С помощью неврологов UW–Madison Брюса Германна и Рамы Маганти исследователи изучали пациентов в Отделении мониторинга эпилепсии Медицинской школы и общественного здравоохранения UW, прося их пройти тесты на распознавание изображений. Эти тесты показали, что у них были проблемы с различением схожих воспоминаний по сравнению со здоровыми людьми аналогичного возраста и пола.
Исследователи также изучили мышиную модель эпилепсии и проверили их память, неоднократно выпуская их на арену с парой одинаковых предметов. Каждый раз, когда мышь возвращалась на арену, один из объектов перемещался в другое место.
“Нормальные мыши заметили и повели себя так, как будто что-то изменилось. Они потратили дополнительное время на изучение объекта, который находился в новом месте”, - говорит Джонс, чья работа поддерживается Национальными институтами здравоохранения. “Мыши с эпилепсией исследовали, но они не проявляли предпочтения ни к какому объекту; они вели себя так, как будто ничего не изменилось, путая новую ситуацию со своей памятью о старой”.
В поисках причины этой путаницы Мадар исследовал мозговую ткань, взятую у мышей, прошедших тестирование памяти. Серией специфических электрических импульсов он стимулировал нервные волокна, которые служат входами в зубчатую извилину, и регистрировал паттерны нейронной активности на выходе.
У здоровых мышей аналогичные входные паттерны были преобразованы сетью зубчатых извилин в легко различимые паттерны выходной активности. Входные шаблоны имитировали разные, но похожие воспоминания. У мышей с эпилепсией этот процесс был нарушен. Подмножество нейронов не выполняло свою работу по разделению паттернов. Вместо того, чтобы передавать один импульс с электродов Мадара, эпилептические нейроны передавали бы всплески импульсов.
“Мы задаемся вопросом, не являются ли те же самые нарушения функции зубчатой извилины, которые вызывают проблемы с памятью, одновременно причиной восприимчивости к этим припадкам”, - говорит Джонс. “Эта ненормальная активность приводит к перевозбуждению, и именно так происходят судороги”.
Новое исследование, получившее поддержку от базирующегося в Мэдисоне Фонда Лили для исследований эпилепсии, улучшает наше понимание механизмов памяти, связывая биологическую функцию зубчатой извилины и способность избегать путаницы в памяти. Это может привести к улучшению ухода и лечения за пациентами с эпилепсией и подобными заболеваниями, которые характеризуются нарушениями памяти или припадками, особенно если новые результаты помогут исследователям провести различие между поврежденными клетками мозга и теми, которые сохраняют нормальную функцию.
“Идентификация маркеров, специально нацеленных на патологические нейроны, может позволить лечить как судороги, так и симптомы памяти с меньшим количеством побочных эффектов, чем современные противосудорожные препараты”,-говорит Мадар.
Поскольку проблемы с памятью часто предшествуют припадку, который приводит к диагностике эпилепсии, их можно было бы использовать для ранней диагностики пациентов.
“Возьмите человека, получившего травму головы: он мог бы регулярно оценивать свою собственную память, используя недорогие и неинвазивные компьютерные тесты, подобные тем, которые мы использовали”,-говорит Джонс. “Если у них начнет проявляться прогрессирующий дефицит, врач может предложить лечение, чтобы убедиться, что у них никогда не будет первого приступа”.
Оригинальное исследование: Закрытый доступ.
“Недостатки в разделении поведенческих и нейронных паттернов при эпилепсии височной доли” Антуана Д. Мадара, Джесси А и др. Журнал неврологии
