Ученые Казанского федерального университета исследовали деятельность мозга на моделях новорожденных крысят и мышей, которые по уровню развития мозга соответствуют состоянию плода человека во второй половине беременности. 

Полученные исследователями результаты могут помочь в лечении заболеваний, связанных с нарушением деятельности мозга, – эпилепсии, постишемических состояний, травм головного мозга, боли, которая возникает в результате этих травм.

Кроме того, полученные знания применимы к физиологии человеческого эмбриона и могут быть полезны для более точного определения действия некоторых лекарств, считающихся сегодня безопасными, на развитие мозга плода.

Результаты исследований уже опубликованы в Journal of Neuroscience - одном из центральных журналов в своей области, выпускаемых Американским обществом нейробиологии.

Исследовательская работа проходит в НИЛ «Нейробиологии» КФУ и частично во Франции - в Институте Нейробиологии Средиземноморья в Марселе.

Подробнее о сути исследования рассказал профессор Института фундаментальной медицины и биологии КФУ Рустем Хазипов.

«Работа мозга построена на балансе между возбуждением и торможением. Эти процессы регулируются двумя нейромедиаторами (нейромедиаторы - это биологически активные химические вещества, при помощи которых осуществляется передача электрического импульса между нейронами, - прим.Авт.).  Нейромедиатор глутаминовая кислота отвечает за процессы возбуждения в мозге, а гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) – за процессы торможения. Но около 20 лет назад стало известно, что у детей нейромедиатор торможения ГАМК может также оказывать и возбуждающее действие на головной мозг. С этого времени наша группа исследует то, каким образом ГАМК возбуждает детские нейроны, почему это происходит, и какие имеет последствия для работы мозга».

Исследователями КФУ также было показано, что и во взрослом организме в случае некоторых патологий ГАМК может играть несвойственную ей роль и оказывать на мозг возбуждающее действие вместо тормозящего, а роль этого нейромедиатора, как тормозного, ставится под сомнение.

Ученые КФУ проанализировали действие ГАМК в зависимости от того состояния, в котором находится мозг.

«С определенным упрощением, наш мозг может находиться в состоянии молчания и возбуждения, причем эти переходы происходят с определенной ритмичностью – например, во время глубокого сна наш мозг переходит из молчащего состояния в активное и обратно несколько раз за одну секунду, - объяснил Рустем Хазипов. - Мы показали, что у детей ГАМК оказывает возбуждающее действие на мозг, находящийся в состоянии молчания, а на мозг, находящийся в состоянии активности, - тормозящее действие. Мы вскрыли механизмы этого процесса, показали, как это происходит на клеточном уровне. Кроме того, нами и другими группами было показано, что во взрослом мозге ГАМК переключается с торможения на возбуждение при большом количестве патологий - эпилепсии, постишемических состояний, травм головного мозга, боли, которая возникает в результате этих травм».

Такой возврат к ранним этапам развития во взрослом мозге с точки зрения тормозных процессов, по словам ученого,  имеет очень сильное влияние на функционирование нейрональных сетей в мозге и лежит в основе таких процессов, как возникновение эпилептических разрядов. Потеря тормозного и возникновение возбуждающего действия ГАМК в мозге во время эпилепсии может быть одним из механизмов возникновения и течения этого заболевания.

В НИЛ Нейробиологии КФУ

Также Рустем Хазипов на простом примере показал, как результаты, полученные НИЛ «Нейробиология» в ходе фундаментальных исследований можно и нужно учитывать в практической клинической работе. Оказывается, существуют лекарственные препараты, утвержденные Фармкомитетом РФ, а также американским FDA, которые в настоящее время широко используются в клиниках в качестве диуретиков. И эти же самые препараты оказывают хорошее противоэпилептическое воздействие, так как позволяют нормализовать действие ГАМК и избежать паталогического возбуждения, что и было показано на моделях животных.

«В тоже время попытки использовать диуретики при лечении эпилепсии у новорожденных не увенчались успехом, потому что у детей начинала развиваться глухота, - рассказал ученый. - Если мама во время беременности будет применять это вещество, в ее случае оно будет вызывать мочегонный эффект, а в случае ребенка – мочегонный и возможно противоэпилептический эффекты, но также и пожизненную глухоту. У меня есть серьезные подозрения, что очень большое количество проблем, которые мы имеем сегодня, - на популяционном уровне, с нарушением нервной системы, поведенческими нарушениями, ряд заболеваний психического плана могут быть связаны с тем, что, как говорил Менделеев, химия широко простирает руки свои в дела человеческие. Мы видим увеличение количества используемых нами веществ, включая косметику, добавки в пищу, пестициды, которые могут быть совершенно безопасны для взрослого человека, но иметь катастрофическое воздействие на плод в случае, если вещество подействует в то время, когда происходит закладка нервной системы».

 В настоящее время работа  исследователей продолжается. В скором времени будут опубликованы результаты исследований ученых КФУ по воздействию алкоголя на развитие мозга плода человека.