Mély agyi elektródák in vivo lokalizációja egerekben végzett idegélettani kísérletekben
Az optogenetika egy olyan biofizikai módszer, amely lehetővé teszi az élő szervezet genetikailag módosított neuronjainak fény segítségével történő irányítását. Neurobiológiai célokra történő alkalmazása a 2000-es évek közepétől indulóan forradalmi változást hozott az idegtudomány területén, mivel az extracelluláris elvezetési technikákkal kiegészülve lehetővé tette a kutatók számára, hogy célzottan – egy genetikailag definiált populációhoz tartozó –, egyedi neuronok viselkedését tanulmányozhassák, illetve manipulálhassák állatokban, különféle kísérletekben, az akciós potenciálokra jellemző időfelbontás mellett [1].
A Magyar Tudományos Akadémia Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetében működő Rendszer Neurobiológia kutatócsoportban a fenti technikák segítségével egerekben vizsgáljuk, hogy a kéreg alatti agyterületek különböző neuromodulátor rendszerei hogyan vesznek részt az egészséges kognitív funkciók kialakításában, kiemelt figyelmet szentelve a kolinerg, illetve dopaminerg neuronok vizsgálatára, amelyek működési rendellenességei állnak olyan degeneratív idegrendszeri betegségek kialakulása mögött, mint az Alzheimer-kór vagy a Parkinson-kór.
A kolinerg vagy dopaminerg neuronok vizsgálatához azonban nem csak a neuron-típus optogenetikai azonosításra van szükségünk. Nélkülözhetetlen az is, hogy a sejtek aktivitását olyan agyi magokból vezessük el, ahol a vizsgálni kívánt sejttípus nagy számban fordul elő. Ezek a magok jellemzően kisméretű, az agyszövet mélyében elhelyezkedő struktúrák, ezért a sikeres vizsgálatokhoz az elektródok nagyon precíz implantálására van szükségünk, ami komoly kihívást jelentő feladat.
TDK dolgozatom keretében annak a lehetőségeit tárgyalom, hogy milyen módszerek segítségével ellenőrizhető a beültetett elektródok pontos anatómiai pozíciója. Célom egy olyan protokoll kidolgozása volt, amely a jelenleg elérhető módszerekkel (post hoc hisztológiai verifikáció) szemben in vivo körülmények közt teremti meg az elektródok agyterület-pontosságú lokalizációjának biztonságos módját, ezáltal jelentős anyagi és időbeli megtakarítás lehetőségét biztosítva a területen dolgozó kutatócsoportok számára, hiszen az eredmények alapján lehetőség nyílhat a sikeres beültetés gyors verifikációjára, hibás beültetés esetén pedig korrekcióra, vagy a beültetést követő hosszas, hónapokig tartó – így feleslegessé vált – mérések elhagyására. A protokollban felhasznált módszerek közé tartozik a CT, illetve MRI képalkotás preklinikai képalkotó eszközök segítségével, az MRI alapú agyatlaszok használata [2], a képfúzió, illetve a képtranszformáció és az izoflurános anesztézia.
[1] Lima, S. Q., Hromádka, T., Znamenskiy, P., & Zador, A. M. (2009). PINP: a new method of tagging neuronal populations for identification during in vivo electrophysiological recording. PloS one, 4(7), e6099.
[2] Bai, J., Trinh, T.L.H., Chuang, K.H. & Qiu, A. (2012) Atlas-based automatic mouse brain image segmentation revisited: model complexity vs. image registration. Magn. Reson. Imaging, 30, 789-798.
szerző
-
Király Bálint
Fizikus mesterképzési szak (MSc)
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Hangya Balázs
tud. főmunkatárs, MTA KOKI (külső) -
Dr. Szigeti Krisztián
tudományos főmunkatárs, Semmelweis Egyetem (külső)
