СИСТЕМА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ЭПИЛЕПТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В ОПТОГЕНЕТИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
PDF

Ключевые слова

СИСТЕМА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
ОПТОГЕНЕТИКА
НИЗКОЧАСТОТНАЯ СТИМУЛЯЦИЯ МОЗГА
4-АМИНОПИРИДИНОВАЯ МОДЕЛЬ ЭПИЛЕПСИИ
ВИСОЧНАЯ ЭПИЛЕПСИЯ

Как цитировать

СМИРНОВА, Е., ЕРОФЕЕВ, А., ВЛАСОВА, О., ЧИЖОВ, А., & ЗАЙЦЕВ, А. (2018). СИСТЕМА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ЭПИЛЕПТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В ОПТОГЕНЕТИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 104(6), 731-737. https://doi.org/10.7868/S0869813918060175

Аннотация

Одним из перспективных вариантов лечения фармакорезистентных форм эпилепсии является низкочастотная стимуляция мозга. Чтобы избежать побочных эффектов стимуляции, необходимо минимизировать внешнее воздействие на мозг. Этого можно добиться, если включать стимуляцию только в момент повышенной вероятности иктального разряда и если оказывать специфическое воздействие только на один тип клеток. Выполнить эти два условия возможно в случае реализации системы биологической обратной связи с сетью нейронов в оптогенетическом эксперименте. Данная работа направлена на разработку такой системы. Нами был реализован механизм обратной связи с использованием двух in vitro моделей. В первом случае система обратной связи была протестирована на срезах энторинальной коры и гиппокампа трехнедельных крыс линии Вистар в 4-аминопиридиновой модели эпилепсии с использованием низкочастотной электрической стимуляции. Во втором случае возможность реализации обратной связи в оптогенетическом эксперименте была показана на первичной культуре гиппокампа, в нейронах которой были экспрессированы каналородопсины. Интериктальные события в 4-аминопиридиновой модели эпилепсии детектировали автоматически по появлению потенциалов действия у нейронов, после чего системой обратной связи запускалась низкочастотная стимуляция. Полученные данные свидетельствуют о потенциальной эффективности данного подхода для подавления иктальных событий

https://doi.org/10.7868/S0869813918060175
PDF

Литература

Ерофеев А. И., Захарова О. А., Терехин С. Г., Плотникова П. В., Беспрозванный И. Б., Власова О. Л. Оптогенетическое исследование электрофизиологических особенностей нейронов гиппокампа трансгенных мышей линии PS1-M146V (модель болезни Альцгеймера). Нейробиофотоника и нейрогенетика. Журн. высш. нерв. деятельности. 67(5): 63--74. 2017.

Amakhin D. V., Ergina J. L., Chizhov A. V., Zaitsev A. V. Synaptic conductances during interictal discharges in pyramidal neurons of rat entorhinal cortex. Front. Cell. Neurosci. 10(233). 1--15. 2016.

Boyden E. S., Zhang F., Bamberg E., Nagel G., Deisseroth K. Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity. Nat. Neurosci. 8(9): 1263--1268. 2005.

Canto C. B., Wouterlood F. G., Witter M. P. What does the anatomical organization of the entorhinal cortex tell us? Neural Plasticity. 381243. 2008.

de Curtis M., Jefferys J. G. R., Avoli M. Interictal epileptiform discharges in partial epilepsy: Complex neurobiological mechanisms based on experimental and clinical evidence. In: Noebels J. L., Avoli M., Rogawski M. A., et al. (eds). Jasper's Basic Mechanisms of the Epilepsies [Internet]. 4th edition. Bethesda (MD): National Center for Biotechnology Information (US). 2012.

Jiang M., Chen G. High Ca2+-phosphate transfection efficiency in low-density neuronal cultures. Nature Protocols. 1(2):695--700. 2006.

Paz J. T., Davidson T. J., Frechette E. S., Delord B., Parada I., Peng K., Deisseroth K., Huguenard J. R. Closed-loop optogenetic control of thalamus as a tool for interrupting seizures after cortical injury. Nat. Neurosci. 16(1):64--70. 2013.

Staley K. J., Dudek F. E. Interictal Spikes and Epileptogenesis. Epilepsy Currents. 6(6): 199--202. 2006.

Sharp A. A., Abbott L. F., Marder E. Artificial electrical synapses in oscillatory networks. J. Neurophysiol. 67(6):1691--1694. 1992.