Onderzoekers ontdekken hoe licht het zenuwstelsel kan manipuleren

11-02-2009

Een paar jaar geleden vonden onderzoekers een manier om van op afstand een aan-uit knop te bedienen in een neuron door het inbrengen van een lichtsensitief gen in de zenuwcel. Nu is de zelfde techniek experimenteel gebruikt bij laboratorium ratten in een studie die zou kunnen helpen bij ruggenmerg aandoeningen.

Wanneer het ruggenmerg beschadigd is, worden instructies die door het brein worden gestuurd onderbroken. Dit betekent niet alleen een verlies in de mogelijkheid om de ledematen te bewegen, maar ook een aftakeling van de opwaartse en neerwaartse beweging van het diafragma. Daardoor zijn patiënten niet meer in staat om zelfstandig te ademen, en wordt ook dikwijls de dood veroorzaakt.

Jerry Silver, een neurowetenschappen aan de Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio, wou weten of hij lichtsensitieve genen kon gebruiken om activiteit te stimuleren in neuronen die het diafragma beheren. Dr. Silver en zijn collega’s beschadigden gedeeltelijk de ruggenwervel van laboratorium ratten aan de tweede wervel. Dat is waar de nek draait, en waar vele mensen lijden aan ruggenmerg schade. Het is ook daar dat neuronen die de ademhaling beheren zich bevinden.

De gedeeltelijke schade (er zijn geen ventilators voor ratten, dus konden de wetenschappers het ruggenmerg niet volledig beschadigen zonder hen te doden) liet maar 1 kant van het diafragma toe te werken en de ratten hadden moeite met ademen. Een virus dat genen draagt voor een lichtsensitieve proteïne, Channelrhodopsin-2 genaamd, werd dan geïnjecteerd in de neuronen die zich juist onder de blessure bevonden, in een regio ook betrokken in het diafragma.

Vier dagen later, werden de ruggengraten van de dieren geopend. De toepassing van continu licht op hen, had geen effect. Maar aangezien de cellen het meest leken te reageren op de patronen, experimenteerden de onderzoekers met verscheidene impulsen van licht. Verschillende uren na een sessie met seconde-impulsen gedurende 5 minuten gevolgd door 5 minuten rust, begonnen de ratten normaal te ademen voor een dag en half.

Tests bevestigden dat hun bloed veel zuurstof bevatten en, misschien nog opmerkelijker, dat de 2 helften van hun diafragma’s in stap met elkaar werkten. Dit, Dr. Silver is er van overtuigd, is omdat de activiteit in de lichtsensitieve neuronen op de één of de andere manier een latent zenuwpad activeert dat beide zijden van de het ruggenmerg overspant, wat hen toelaat om te synchroniseren.

Dr Silver is hoopvol dat het werk op de ratten, dat gepubliceerd is in het Journal of Neuroscience, relevantie zal hebben naar mensen toe - en niet enkel die mensen met ruggenmerg letsels. De techniek zou uiteindelijk ook mensen kunnen helpen die lijden aan Amyotrofische Laterale Sclerose en multiple sclerose. Het zou ook kunnen lijden tot nuttige “uit”knoppen alsook “aan”knoppen die bepaalde toestanden zouden kunnen toelaten, zoals chronische pijn, afgezet te worden.

Hoe licht naar de neuronen te brengen eens ze behandeld zijn zonder mensen open te snijden in een probleem dat Dr. Silver binnenkort verwacht opgelost te zien. Er zijn al methodes in ontwikkeling die een lichtbron implanteren in het lichaam die zou kunnen geactiveerd worden via een afstandsbediening. Een andere methode zou zijn om het licht door kleine kabeltjes te leiden. Het glasvezel tijdperk zou ook het punt kunnen zijn om in de neurochirurgie toe te slaan.

 

Vertaling: Joke Mulleners

Bron: ALS Independence

Share