وطور علماء المعهد طريقة للكشف عن التأثيرات العصبية للأدوية المخدرة. الأوسط: الزرد على الفطر المهلوس. الهدف: تمهيد الطريق لعلاجات أكثر فعالية للاكتئاب واضطرابات المزاج الأخرى
تعد العقاقير المخدرة سلعة مطلوبة في مختبرات الأبحاث حول العالم. ليس بسبب صفاتها المغيرة للعقل، ولكن بسبب الوعد الكامن فيها لعلاج الاضطرابات النفسية وعلى وجه الخصوص اضطرابات القلق والاكتئاب. ومع ذلك، فإن الطريق إلى أدوية فعالة وآمنة تعتمد على الفطر المهلوس وغيره من المواد ذات التأثير النفساني لا يزال غير ممهد - فنحن ببساطة لا نعرف ما يكفي عن كيفية عملها في الجسم.
وفي دراسة جديدة، سنشرت مؤخرا في المجلة العلمية الجزيئية الطب النفسي، وقدم فريق بقيادة د تاكاشي كاواشيما من معهد وايزمان للعلوم نهج جديد يسمح بفحص تأثير المواد المخدرة سواء على المستوى السلوكي أو على مستوى النشاط العصبي للخلايا الفردية في الدماغ. أصبح هذا النهج ممكنًا من خلال مزيج من المجهر الضوئي القوي، والذكاء الاصطناعي، وليس أقلها حيوان نموذجي يشبه بشكل مدهش البشر والزعانف: سمك الزرد. وفي الدراسة، أظهر الباحثون النهج الجديد تجاه السيلوسيبين، وهي مادة مخدرة مستخرجة من فطر الهلوسة، وأظهروا أن لها تأثيرا فريدا: فهي تريح وتحفز في نفس الوقت.
السمك على المخدرات
لقد استخدم البشر العقاقير المخدرة منذ آلاف السنين - بدءًا من الطقوس الشامانية القديمة وحتى "الرجل المحترق". على الرغم من أنها محظورة في معظم البلدان، إلا أنه في السنوات الأخيرة كان هناك انفتاح متزايد لاستخدام هذه المواد لأغراض البحث. على سبيل المثال، تركز بعض الدراسات الحالية على مواد مخدرة تؤثر على السيروتونين - وهو ناقل عصبي ينظم المزاج ويشارك في اضطرابات القلق والاكتئاب. على الرغم من الانفتاح المتزايد على المخدر في العلوم، فإن البحث في هذه المواد لا يزال يشكل تحديات صعبة. أولاً، كما يوحي اسمها، هذه مواد مهلوسة وقد تكون خطيرة - وبالتالي فإن القدرة على فحص تأثيرها على البشر محدودة للغاية. ثانياً، تؤثر هذه المواد على الدوائر العصبية الموجودة في أعماق الدماغ، لذا يصعب ملاحظة النشاط الذي يحدث فيها بطرق التصوير الموجودة. ويقول الدكتور كاواشيما: "لحسن الحظ، فإن سمك الزرد حديث الولادة يتميز بالشفافية الكاملة، وتتيح هذه الميزة للباحثين مراقبة تأثير مواد مختلفة على خلايا دماغية معينة وربطها بسلوك معين".
زيادة انتقائية لمستوى السيروتونين
وُلدت الدراسة الحالية بمبادرة من الدكتور دوتان براون، وهو طبيب نفسي انضم إلى مختبر الدكتور كاواشيما كعالم زائر، وهو أيضًا طبيب بالتدريب، في قسم علم الأعصاب بمعهد وايزمان للعلوم. أعجب الدكتور براون بالطريقة التي طورها الدكتور كاواشيما لتصوير نشاط الدماغ لدى سمك الزرد وأبحاثه حول نشاط السيروتونين في الدماغ، واقترح أن يعملا معًا في مشروع من شأنه أن يعزز فهم كيفية تأثير المواد المخدرة على السيروتونين. نظام.
"إن العلاجات الشائعة اليوم لعلاج اضطرابات القلق والاكتئاب، مثل أدوية سيبروفلوكساسين أو بروزاك من عائلة SSRI، تعمل من خلال آلية تؤدي إلى زيادة مستويات السيروتونين في جميع مناطق الدماغ"، يوضح الدكتور براون، "المواد المخدرة ومن ناحية أخرى، تعمل على مستقبلات السيروتونين من خلال آلية أخرى، أسرع بكثير، ويبدو أنها تؤثر على مناطق الدماغ الأكثر استهدافًا. إن الفهم الأفضل لآلية عمل هذه المواد ورسم خرائط مناطق تأثيرها قد يجعل من الممكن تطوير علاجات دوائية أكثر فعالية مع آثار جانبية أقل."
ولتحقيق هذه الغاية، طور الباحثون مجموعة تجريبية تسمح "بالدخول إلى داخل رأس" أسماك الزرد التي تعرضت لمواد مخدرة. وبعد الانغماس لمدة أربع ساعات في "حمام مخدر" يتضمن محلول السيلوسيبين، تم نقل الزريعة الشفافة التي شاركت في التجربة إلى بركة ضحلة من المياه النظيفة. عند هذه النقطة، وعلى غرار اتجاه "برك الجليد"، قام الباحثون فجأة بخفض درجة حرارة الماء في البركة. يقول الدكتور كاواشيما: "أردنا أن نرى كيف تؤثر المواد المخدرة على استجابة الأسماك للتوتر"، ويضيف مبتسمًا: "لقد اكتشفنا أنه كما هو الحال عند البشر، عندما تشعر بالتوتر بشأن شيء ما، يمكن أن يساعدك الحمام الطويل".
وبالفعل، وجد الباحثون أن الحمام المخدر قلل من السلوكيات المرتبطة بالتوتر بطريقتين مختلفتين ومتكاملتين: على الرغم من التعرض للبرد، فإن الأسماك المعرضة للمادة المخدرة مالت إلى التحرك في أنحاء الحوض واستكشاف محيطها، بما في ذلك الزوايا البعيدة والمعتمة. ، أكثر من الأسماك في المجموعة الضابطة التي لم تتلق جرعتها من الدواء. كما أن الأسماك "المخدرة" تحركت بشكل أسرع مقارنة بالسباحين المتحكمين. أشارت هاتان النتيجتان إلى وجود تأثير منشط للسيلوسيبين.
ولكن إلى جانب التأثير المحفز، تم أيضًا تسجيل تأثير مهدئ ومخفف للقلق. تقول آيليت روزنبرغ، وهي طالبة باحثة في مختبر الدكتور كاواشيما: "الأسماك التي لم تسبح في محلول السيلوسيبين استجابت للانخفاض المفاجئ في درجة الحرارة بنمط سباحة متعرج غير منتظم". بقي الدواء المخدر هادئا. يمكنك القول إنهم "تدفقوا" مع التوتر بسهولة أكبر."
وتمكن العلماء من التعرف على الاختلافات في سلوك الأسماك من خلال تسجيل كل منها وهي تسبح في الحوض قبل نقعها في حمام السيلوسيبين وبعد الغمر. وتتبعوا حركتهم باستخدام كاميرا عالية السرعة أنتجت 270 ألف صورة في كل تجربة مدتها 15 دقيقة، ثم قسموا الصور يدويًا إلى عشر فئات وفقًا لأجزاء جسم السمكة - من العينين وفتحتي الأنف إلى ست نقاط مختلفة على طول السمكة. ذيل.
وتم استخدام هذه البيانات لتدريب خوارزمية ذكاء اصطناعي متقدمة حتى تتمكن من التعرف على أنماط سلوك الأسماك. وبعد التدريب، تمكنت الخوارزمية من رسم خريطة للتغيرات الطفيفة في أنماط السباحة لدى الأسماك تحت تأثير المواد المخدرة. وفي الخطوة التالية، أنشأ الباحثون تقاربًا بين التغيرات في سلوك الزريعة والتغيرات في نشاط دوائر عصبية محددة. ولتحقيق هذه الغاية، استخدموا طريقة وضع العلامات الفلورية التي طورها الدكتور كاواشيما في دراسات سابقة، وتتيح هذه الطريقة إلقاء الضوء حرفيًا على نشاط الدوائر العصبية في أعماق أدمغة الأسماك الشفافة والكشف عن هذا النشاط بمساعدة قوية. المجهر الضوئي.
يقول الدكتور كاواشيما: "كشف المجهر عن أنماط من النشاط العصبي كانت مشابهة لتلك التي تم اكتشافها سابقًا في أدمغة الثدييات المعرضة لمواد مخدرة. وتشير هذه النتيجة إلى أن السيلوسيبين يؤثر على السلوكيات من خلال آليات عصبية تقع في مناطق عميقة من الدماغ". تم الحفاظ عليها أثناء التطور وهي مميزة للثدييات أيضًا، بما في ذلك البشر".
على الرغم من أن الأبحاث المتعلقة بالمواد المخدرة في الأسماك محدودة في كثير من النواحي؛ على سبيل المثال، ليس من الواضح على الإطلاق ما إذا كانت السمكة تعاني من الهلوسة وربما تتخيل أنها قنفذ. ومع ذلك، فإن طريقة البحث الجديدة تفتح الباب أمام فهم أفضل لتأثيرات المواد المخدرة وقد تقدم علاجات مستقبلية تعتمد على هذه المواد. يقول الدكتور كاواشيما: "على الرغم من أن بحثنا ركز على الأسماك، إلا أن آثاره أوسع بكثير: فهو يمهد الطريق لاكتشاف آليات عمل المواد المخدرة وحتى لفهم أفضل لآليات عمل اضطرابات المزاج المختلفة".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
