Elektriksel Uyarılma Nöronları Nasıl Aktive Eder?
Şekil 1: Mikrostimülasyon ( 130 Hz , 30 s) fare korteksinde üretilen ( zaman- uzaysal) yanıtlar; stimülasyon başlangıcında – seyrek olan nöron popülasyonu (kırmızı )- ve stimülasyon süresi boyunca – nöronların yoğun olduğu popülasyon (sarı ) – aktif yapar. Görsel NJ Michelson & TDY Kozai/BionicLab aittir.
Beyindeki elektriksel uyarılma gittikçe artan nörobilim araştırmalarında ve çeşitli nörolojik hastalıklar için etkili klinik terapilerinde uygulama alanına sahiptir. Fakat sinir seviyelerinde neden bu tedavinin işlediği hala sınırlı bir kavrayışa sahiptir. Pittsburgh Üniversitesi Biyomühendislik Fakültesi’nde asistan profesör olan Takashi D.Y. Kozai; aktivasyon konusundaki bilgi açıklıklarını ele aldığı ve nöromodülasyonun istenen yanıtı etkilediği sinirsel elementlerin inaktivasyonu ile ilgili yazıyı yayımladı.
Wisconsin-Madison Üniversitesi’nde biyomedikal mühendisliği doçenti Kip Ludwig ; “ Sürekli elektriksel uyarılmayla kortikal nöronların kalsiyum aktivasyonu : Sık sık tekrarlananan bağlılık , temporal uygunluk ve yoğunlu aktivasyonu “ adıyla Neuroscience Research ‘ de makaleyi yayımladı.
Bu çalışma için Kozai’nin grubu canlı organizmada 30 saniye boyunca çeşitli frekanslarla verilen elektriksel uyarılmayla, somatosensöri korteksinde bulunan sinirsel kalsiyum aktivitesini yakalamak için iki fotonlu uyarma mikroskobisini kullandı. Nöron popülasyonunun implante elektrodu çevrelediğini görüntülediler ve bu durumun nöral aktivasyonunda sıklıkla rol oynadığını keşfettiler . Bu bulgular önceki çalışmalarla uyumsuzdu.
Kozai , “Elektrik uyarılmasının nöron aktivite etmede kullanılabilmesi için çok sayıda parametrelere sahip . Örneğin; ampütüt , sinyal genişliği , dalga şekli ve frekans. “ dedi . “ Bu çalışmayı diğer çalışmalarla kıyaslamayı zorlaştırır çünkü diğer çalışmalarda farklı parametreler kullanılmıştır. Önceden kullanılan parametrelere dayanarak, aktivasyonun, elektrotun etrafındaki nöronların, elektrottan uzaktaki nöronlardan daha fazla aktive edeceği elektrotun etrafında merkezlenen bir alanda meydana geldiği düşünülmüştü. “dedi.
Kozai , “ Son araştırmalar, uyarılmanın çoğunlukla, aksiyon potansiyellerini nöron hücre gövdesine geri ileterek, aksonları elektroda çok yakın olan uzak nöronları aktive ettiğini göstermektedir. Uyarılmanın doğru olarak frekans ve sürekliliğe bağlı olduğunu ispat ettik.” dedi.
Kozai’ye göre , araştırmacıların değişken uyarılma parametreleri kullanabilmeleri aynı bölgedeki farklı nöronları aktive ettiği için temel bilimsel araştırmalarda büyük çıkarımlar sağlar. Bulgular aynı implantı farklı sinirsel devrelerle çalıştırarak, farklı davranışlar ortaya çıkarmayı mümkün kılacak. Araştırma uygulamalarının ötesinde ; Kozai bu bilgilerin klinik ayarlara yardım edebileceğine inanıyor.
Kozai , “Deneysel kanıtlar alanında , derin beyin uyarılmasında sıklıkla rol oynadığı ileri sürülüyor fakat başlangıçtan beri bilim insanları tarafından nasıl ve niçin olduğu merak konusu. “ dedi. “Bu araştırmanın ilk bakışı , sıklıkla klinik terapilerdeki rolünün altında yatan mekanizmaları anlamaktır. Uzun vadede, bu araştırma aynı zamanda davranış, dikkat ve doku rejenerasyonu üzerinde uzun süreli bir etkiye sahip olabilecek farklı glial ve vasküler popülasyonların nasıl aktifleştirileceği hakkında fikir verebilir. ” diyor.
Kozai , sinirsel aktivasyonun özelliklerini anlamak için daha fazla araştırma yapılması gerektiğine , bu çalışmanın nörobilim için yeni materyaller oluşmasını sağlayarak ve elektrik stimülasyonun nasıl etkili yanıtlar ürettiğini anlayarak nöromodülasyon terapisini geliştireceğine inanıyor.
Kaynak : neurosciencenews.com
