Как мозг меняет кетамин

Изображение нейронов в мозге живых мышей показывает, как синапсы между клетками устраняются в ответ на стресс и восстанавливаются антидепрессантом в дозе кетамина. Результаты показывают, что, хотя кетамин-индуцированные изменения в поведении предшествуют этому синаптогенезу, для поддержания поведения, модифицированного наркотиками, требуется повышенная связность.

Депрессия и стресс

Депрессия и стресс, как правило, поражают страдающих людей эпизодически периодами беспокойства, грусти и чувства безнадежности, перемежающимися с периодами видимого счастья и здоровья. Однако то, что происходит в мозге во время депрессии и ремиссии, плохо изучено. В клинических испытаниях было показано, что кетамин обладает драматическим, быстродействующим антидепрессивным действием, изменяя настроение и поведение пациентов в течение нескольких часов. И препарат оказывает столь же быстрое воздействие на стрессовых грызунов, предоставляя экспериментальную модель для изучения неврологической основы изменений настроения. Исследования хронического стресса и лечения кетамином у грызунов показали, например, что стресс приводит к потере дендритных шипов - клеточных выпячиваний, которые образуют синапсы - в клетках головного мозга, в то время как кетамин способствует формированию позвоночника. Однако, учитывая, что большинство данных было получено от умерщвленных животных, динамика формирования позвоночника и то, управляет ли он поведенческими изменениями, в значительной степени неизвестны.

Техника визуализации

Команда ученых использовала ранее разработанную технику визуализации, включающую постоянную вставку крошечной призмы в мозг животного, чтобы обеспечить визуализацию под микроскопом клеток глубоко внутри коры. Используя этот подход, команда могла просматривать нейроны, разработанные для производства флуоресцентных белков и маркеров активности у мышей, которые были хронически стрессированы. Животным либо неоднократно вводили кортикостерон - основной гормон стресса у грызунов - через питьевую воду, либо их многократно ограничивали, что также повышает уровень гормона стресса. Поведенчески, такие мыши ведут себя не так, как животные без стресса, меньше борются, когда их подвешивают за хвосты, демонстрируют пониженное предпочтение сахарозе. Однако когда им дают кетамин, животные возвращаются к деятельности без стресса в течение нескольких часов. Визуализация показала, что во время стресса префронтальные корковые нейроны, как было показано ранее, потеряли многочисленные дендритные шипы. В соответствии с этими потерями, ячейки также показали меньшую функциональную связь. То есть количество клеток коры, работающих в унисон, уменьшилось, как и частота таких ансамблевых действий. После лечения кетамином эти связанные со стрессом клеточные изменения были в основном обращены вспять. Дальнейшие эксперименты показали, что отрастание позвоночника служит для поддержания, а не для стимулирования поведенческих изменений.