Upptäckt av nya banor som styr serotoninsystemet
Med hjälp av helt nya metoder har en forskargrupp vid Karolinska Institutet tagit fram en detaljerad karta över de nätverk i hjärnan som kontrollerar signalsubstansen serotonin. Studien, som publiceras i vetenskapstidskriften Neuron, kan leda till nya insikter om en rad psykiatriska tillstånd och utveckling av nya läkemedel.
Signalsubstansen serotonin styr bland annat impulsivitet, sinnesstämningar och våra kognitiva funktioner och kommer från de serotoninproducerande nervcellerna. För att vi ska må bra psykiskt och ha ett normalt beteende är det viktigt med en korrekt reglerad aktivitet hos dessa nervceller. Aktiviteten styrs av andra nervceller från olika hjärnområden genom direkta kopplingar, så kallade synapser, på de serotoninproducerande nervcellerna. Obalans i serotoninsystemet kan leda till bland annat depression, Parkinsons sjukdom, schizofreni och autism.
Hittills har det inte varit möjligt att studera i detalj hur olika typer av nervceller är sammankopplade och hur hjärnans nätverk styr beteenden. Därmed har även kunskap saknats om vilka nervceller som styr de serotoninproducerande nervcellernas aktivitet. Men nu kan forskare på Karolinska Institutet, med hjälp av nya metoder, undersöka hur hjärnans olika nätverk är organiserade och hur de fungerar. Forskargruppen, som leds av Konstantinos Meletis på institutionen för neurovetenskap har kartlagt vilka nätverk i hjärnan som styr de serotoninproducerande nervcellerna.
– Vi har kunnat skapa en ny typ av karta över nervcellernas kontakter och upptäckt nya banor som styr serotoninsystemet. Dessa nätverk var inte kända sedan tidigare och är mycket intressanta för förståelsen av hur serotoninsystemet fungerar vilket kan hjälpa oss att även förstå viss psykisk sjukdom, berättar Konstantinos Meletis.
För att kunna kartlägga vilka nervceller som har direkt kontakt med serotoninproducerande nervceller etablerade forskarna en metod där dessa celler märktes med ett rabiesvirus som producerade en fluorescerande markör. Genom genetiska manipulationer spreds sedan rabiesviruset till alla de nervceller som har en direkt koppling med de serotoninproducerande nervcellerna. Forskarna fick därmed en mycket detaljerad tredimensionell bild av de nätverk i hjärnan som styr serotoninet. Med hjälp av optogenetik, en metod där man använder ljus för att styra aktiviteten hos nervceller, kunde forskarna sedan manipulera utvalda nätverk och på så sätt studera deras inflytande på de serotoninproducerande nervcellerna.
Genom kartläggningen upptäckte forskarna att det finns ett nätverk i de främre pannloberna som är kopplat till kognition och välbefinnande och som styr de serotoninproducerande nervcellerna. Forskarna fann också att serotonin kan styras från nya typer av nervceller inom basala ganglierna, ett område i storhjärnan som bland annat styr rörelser, välbefinnande och beslutsfattande, en upptäckt som kan ha betydelse för bland annat Parkinsons sjukdom.
– Vi är mycket optimistiska om att den revolution vi nu ser inom hjärnforskningen också kan leda till helt nya och effektiva läkemedel inom psykiatrin, berättar Konstantinos Meletis.
Studien har finansierats genom anslag från Hjärnfonden, StratNeuro vid Karolinska Institutet, och William Bowes Jr. Foundation.
Publikation
A Whole-Brain Atlas of Inputs to Serotonergic Neurons of the Dorsal and Median Raphe Nuclei
Iskra Pollak Dorocic, Daniel Fürth, Yang Xuan, Yvonne Johansson, Laura Pozzi, Gilad Silberberg, Marie Carlén, and Konstantinos Meletis
Neuron (2014), online 6 August 2014, http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2014.07.002