Трансляционная нейробиология - Википедия - Translational neuroscience

Трансляционная нейробиология область обучения, в которой применяются базовые нейробиология исследования для воплощения или развития в клинических применениях и новых методах лечения расстройства нервной системы.[1][2] Область включает такие области, как глубокая стимуляция мозга, мозг-машина интерфейсы, нейрореабилитация и разработка устройств для сенсорной нервной системы, таких как использование слуховые имплантаты, имплантаты сетчатки, и электронные скины.

Классификация

Трансляционные исследования в области нейробиологии подразделяются на этапы исследований, которые классифицируются с использованием пятиуровневой системы (T0-T4), начиная с фундаментальных научных исследований и заканчивая применением фундаментальных научных открытий в области общественного здравоохранения.[3] Когда-то считавшиеся линейным прогрессом от фундаментальной науки к применению в общественном здравоохранении, трансляционные исследования и трансляционная нейронаука, в частности, теперь рассматриваются как циклические, когда потребности общественного здравоохранения используются в фундаментальных научных исследованиях, которые затем работают для выявления механизмов проблем общественного здравоохранения. и работает над внедрением в клиническую практику и общественное здравоохранение.

Этапы исследования трансляционной нейробиологии следующие:[4]

Методы

Электрофизиология

Электрофизиология используется в трансляционной нейробиологии как средство изучения электрических свойств нейронов на животных моделях, а также для исследования свойств неврологической дисфункции человека.[3] Методы, используемые в моделях на животных, такие как патч-зажим записи, были использованы для исследования реакции нейронов на фармакологические агенты. Электроэнцефалография (ЭЭГ) и магнитоэнцефалография (МЭГ) используются для измерения электрической активности головного мозга человека и могут использоваться в клинических условиях для определения источника неврологической дисфункции в таких условиях, как эпилепсия, а также может быть использован в исследовательских целях для изучения различий в электрической активности мозга между нормальными и неврологически дисфункциональными людьми.[3]

Нейровизуализация

Сканер фМРТ.

Нейровизуализация включает множество методов, используемых для наблюдения за деятельностью или структурами нервной системы или внутри нее. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) использовался в моделях животных, таких как нечеловеческие приматы и грызуны, для выявления и определения молекулярных механизмов неврологических заболеваний, а также для изучения неврологического воздействия фармакологической наркозависимости.[5][6][7] По аналогии, функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) использовалась для исследования неврологических механизмов фармакологической наркозависимости, неврологических механизмов настроение и тревожные расстройства у пожилых людей и неврологические механизмы расстройств, таких как шизофрения.[8][9][10][11]

Генная терапия

Генная терапия доставка нуклеиновой кислоты для лечения расстройства. В трансляционной нейробиологии генная терапия - это доставка нуклеиновой кислоты в качестве лечения неврологического расстройства. Доказана эффективность генной терапии при лечении различных заболеваний, в том числе: нейродегенеративные расстройства Такие как Болезнь Паркинсона (БП) и Болезнь Альцгеймера (AD), на моделях грызунов и приматов, кроме человека, а также у людей с помощью применения нейротрофические факторы, Такие как фактор роста нервов (NGF), нейротрофический фактор головного мозга (BDNF), и нейротрофический фактор, происходящий из линии глиальных клеток (GDNF), и с применением ферментов, таких как декарбоксилаза глутаминовой кислоты (GAD), которые обычно используют аденоассоциированные вирусы (AAV) как вектор.[12][13][14][15]

Стволовые клетки

Стволовые клетки, особенно индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), используются в исследованиях трансляционной нейробиологии не только как средство лечения расстройств нервной системы, но и как источник моделей нейронной дисфункции.[16] Например, из-за ограниченных регенеративных способностей центральной нервной системы, эмбриональные стволовые клетки человека (hESCs), тип плюрипотентных стволовых клеток, был использован в качестве замены поврежденных нейронов, новый подход, который включает хирургическую трансплантацию стволовых клеток плода.[17]

Приложения

Расстройства нервного развития

Расстройства нервного развития характеризуются как расстройства, при которых было нарушено развитие нервной системы, и включают в себя такие расстройства, как неспособность к обучению, расстройства аутистического спектра (РАС), эпилепсия и некоторые нервно-мышечные расстройства. Исследования трансляционной нейробиологии включают в себя попытки раскрыть молекулярные механизмы этих расстройств и работу по излечению популяций пациентов.[16][18][19] Кроме того, исследования в области трансляционной нейробиологии были сосредоточены на выяснении причин нарушений развития нервной системы, будь то генетические, средовые или их комбинация, а также на тактике предотвращения, если это возможно.[19]

Нейродегенеративные расстройства

Нейродегенеративные расстройства являются результатом потери нейронами функции с течением времени, что приводит к гибели клеток. Примеры нейродегенеративных расстройств включают: Болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, и болезнь Хантингтона.[20] Основное внимание в исследованиях трансляционной нейробиологии уделяется изучению молекулярных механизмов этих расстройств, а также изучению механизмов доставки лекарств для лечения этих расстройств, включая изучение влияния гематоэнцефалический барьер по доставке лекарств и роли организма иммунная система при нейродегенеративных расстройствах.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Трансляционная нейробиология, Чикагский университет
  2. ^ Трансляционная нейробиологияДе Грюйтер
  3. ^ а б c Тушинский MH (2012). "Вступление". Трансляционная нейробиология: руководство к успешной программе. Гарсия-Рилл, Эдгар. Чичестер, Западный Сассекс, Великобритания: Wiley-Blackwell. С. 1–6. Дои:10.1007/978-1-4899-7654-3_1. ISBN  9781118260470. OCLC  769189209.
  4. ^ "Спектр трансляционных наук". Национальный центр развития переводческих наук. 2015-03-12. Получено 2019-02-25.
  5. ^ Хигучи М., Маэда Дж., Джи Б., Токунага М., Чжан М.Р., Маруяма М., Оно М., Фукумура Т., Сухара Т. (2012). «Применение ПЭТ на животных моделях нейродегенеративных и нейровоспалительных заболеваний». В Carter CS, Dalley JW (ред.). Визуализация мозга в поведенческой нейробиологии. Актуальные темы поведенческой нейронауки. 11. Springer Berlin Heidelberg. С. 45–64. Дои:10.1007/7854_2011_167. ISBN  9783642287114. PMID  22016108.
  6. ^ Гулд Р.В., Поррино Л.Дж., Надер М.А. (2012). «Нечеловеческие модели приматов наркомании и ПЭТ-визуализация: нарушение регуляции дофаминовой системы». В Carter CS, Dalley JW (ред.). Визуализация мозга в поведенческой нейробиологии. Актуальные темы поведенческой нейронауки. 11. Springer Berlin Heidelberg. С. 25–44. Дои:10.1007/7854_2011_168. ISBN  9783642287114. ЧВК  3831150. PMID  22020537.
  7. ^ Ааронс А.Р., Талан А., Шиффер В.К. (2012). «Экспериментальные протоколы для поведенческой визуализации: видение животных моделей злоупотребления наркотиками в новом свете». В Carter CS, Dalley JW (ред.). Визуализация мозга в поведенческой нейробиологии. Актуальные темы поведенческой нейронауки. 11. Springer Berlin Heidelberg. С. 93–115. Дои:10.1007/7854_2012_206. ISBN  9783642287114. PMID  22411423.
  8. ^ Либби Л.А., Рэгланд Дж. Д. (2012). «FMRI как мера когнитивных схем мозга при шизофрении». В Carter CS, Dalley JW (ред.). Визуализация мозга в поведенческой нейробиологии. Актуальные темы поведенческой нейронауки. 11. Springer Berlin Heidelberg. С. 253–67. Дои:10.1007/7854_2011_173. ISBN  9783642287114. ЧВК  4332581. PMID  22105156.
  9. ^ Сало Р., Фассбендер С. (2012). «Структурные, функциональные и спектроскопические МРТ исследования метамфетаминовой зависимости». В Carter CS, Dalley JW (ред.). Визуализация мозга в поведенческой нейробиологии. Актуальные темы поведенческой нейронауки. 11. Springer Berlin Heidelberg. С. 321–64. Дои:10.1007/7854_2011_172. ISBN  9783642287114. PMID  22094881.
  10. ^ Минзенберг MJ (2012). «Фармакологические подходы МРТ к пониманию механизмов действия лекарств». В Carter CS, Dalley JW (ред.). Визуализация мозга в поведенческой нейробиологии. Актуальные темы поведенческой нейронауки. 11. Springer Berlin Heidelberg. С. 365–88. Дои:10.1007/7854_2011_177. ISBN  9783642287114. PMID  22057623.
  11. ^ Андрееску C, Айзенштейн H (2012). «МРТ-исследования при расстройствах настроения в пожилом возрасте». В Carter CS, Dalley JW (ред.). Визуализация мозга в поведенческой нейробиологии. Актуальные темы поведенческой нейронауки. 11. Springer Berlin Heidelberg. С. 269–87. Дои:10.1007/7854_2011_175. ISBN  9783642287114. ЧВК  3733498. PMID  22167336.
  12. ^ Каплитт MG, Во время MJ (2016). Тушинский MH (ред.). Генная терапия GAD при болезни Паркинсона. Трансляционная нейробиология: фундаментальные подходы к неврологическим расстройствам. Springer США. С. 89–98. Дои:10.1007/978-1-4899-7654-3_5. ISBN  9781489976543.
  13. ^ Банкевич К., Себастьян В.С., Самаранч Л., Форсайет Дж. (2016). Тушинский MH (ред.). Генная терапия GDNF и AADC при болезни Паркинсона. Трансляционная нейробиология: фундаментальные подходы к неврологическим расстройствам. Springer США. С. 65–88. Дои:10.1007/978-1-4899-7654-3_4. ISBN  9781489976543.
  14. ^ Тушинский MH, Нагахара AH (2016). Тушинский MH (ред.). Генная терапия NGF и BDNF при болезни Альцгеймера. Трансляционная нейробиология: фундаментальные подходы к неврологическим расстройствам. Springer США. С. 33–64. Дои:10.1007/978-1-4899-7654-3_3. ISBN  9781489976543.
  15. ^ Мурлидхаран Г., Самульски Р.Дж., Асокан А. (2016). Тушинский MH (ред.). Генная терапия заболеваний ЦНС с использованием рекомбинантных векторов AAV. Трансляционная нейробиология: фундаментальные подходы к неврологическим расстройствам. Springer США. С. 9–32. Дои:10.1007/978-1-4899-7654-3_2. ISBN  9781489976543.
  16. ^ а б c Николич К., Хайман С.Е. (2016). «Что мы знаем о расстройствах нервного развития с ранним началом?». Трансляционная нейробиология: к новым методам лечения. Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN  9780262329859. OCLC  919201534.
  17. ^ Бонгсо А, Ли Э. (2011). «От стволовых клеток к нейронам: перевод фундаментальных наук в доклиническую проверку на животных». Стволовые клетки: от скамейки к постели (2-е изд.). Сингапур: World Scientific. ISBN  9789814289399. OCLC  738438261.
  18. ^ Оуэн MJ (2015). "Психотические расстройства и континуум развития нервной системы". Трансляционная нейробиология: к новым методам лечения. Николич, Кароли, Хайман, Стивен Э. Пресса Массачусетского технологического института. ISBN  9780262329859.
  19. ^ а б Хекерс С., Хайман С.Е., Буржерон Т., Катберт Б.Н., Гур Р.Э., Джойс С., Мейер-Линденберг А., Оуэн М.Дж., State MW (2015). "Расстройства нервного развития: что делать?". Трансляционная нейробиология: к новым методам лечения. Николич, Кароли, Хайман, Стивен Э. Пресса Массачусетского технологического института. ISBN  9780262329859.
  20. ^ «Нейродегенеративные заболевания». Национальный институт наук об окружающей среде. Получено 2019-02-27.