Zdroj: Pixabay, Pixabay License. Volné pro komerční užití

Nový senzor dokonale sleduje serotonin

Umělá inteligence a genetické inženýrství umožnily navrhnout systém, který dokáže serotonin v mozku sledovat s nebývalou přesností.

Serotonin, jeho přenášení po nervových vláknech i různé změny jeho hladin zásadním způsobem ovlivňují fungování mozku včetně nálady. Na metabolismus serotoninu cílí moderní antidepresiva i některé drogy. Málem si myslíme, že „serotonin = dobrá nálada“, „čím více, tím lépe“, i když takový přístup je samozřejmě hodně zjednodušený; mozek má různé části, takže koncentrace serotoninu bude fungovat různě podle místa a znamenat něco jiného – a tak dále. Abychom mechanismům porozuměli přesněji, musíme ale především umět měřit.
Výzkumníci financovaní americkým National Institutes of Health navrhli v časopisu Cell právě takový senzor. Preklinické experimenty především na myších ukázaly, že dokáže v reálném čase zachycovat jemné změny koncentrace serotoninu během spánku, strachu, sociálních interakcí i psychoaktivních látek. Studii vedla Lin Tian z University of California v Davisu.
Základem senzoru je upravený bakteriální protein OpuBC, který při kontaktu se serotoninem vykazuje fluorescenci. Již dříve jiní výzkumníci vyrobili z tohoto bakteriálního proteinu senzor pro další neurotransmiter, acetylcholin. To však nebylo tak těžké, protože OpuBC normálně slouží k zachycování cholinu. Aby se tento protein namísto toho vázal na serotonin, bylo třeba ho podstatně modifikovat. Právě v této fázi vstoupila do hry umělá inteligence, respektive strojové učení. Výsledkem je senzor, který na různých úrovních i místech mozku detekuje serotonin, aniž by přitom reagoval na jiné neurotransmitery nebo léky s podobným tvarem molekuly. Vše bylo již otestováno na mozkových řezech laboratorních myší i na buňkách v Petriho miskách. Senzor dokáže zachytit pohyby serotoninu mezi neurony po synapsích i změny těchto signálů v různých situacích – testovány byly vlivy způsobené MDMA (extází), kokainem či antidepresivy.
Poté došlo i k experimentům s živými myšmi. Ihned byl viditelný růst serotoninového signálu po probuzení a pokles při usnutí. Ještě větší pokles pak nastal při prohloubení spánku do fáze REM. Dosavadní metody sledování serotoninu takové změny v reálném čase sledovat nedokážou. Když myši dostaly strach (zvonek spojený jinak s dalšími nepříjemnými podněty), koncentrace serotoninu rostla ve dvou částech/„obvodech“ – ve střední prefrontální kůře (rychle a hodně) a v bazolaterální části amygdaly (pomalu a mírně). Z toho je hned patrné, proč se nedá univerzálně říct, že čím více serotoninu, tím lépe (ani subjektivně).

Elizabeth K. Unger et al, Directed Evolution of a Selective and Sensitive Serotonin Sensor via Machine Learning, Cell (2020). DOI: 10.1016/j.cell.2020.11.040
Zdroj: National Institutes of Health/MedicalXpress.com a další

Měsíc, zdroj: NASA/Wikipedia, licence obrázku public domain

Pokrok ve vrtání na Měsíci

26. července 1971, tedy před padesáti lety se k Měsíci vypravila mise Apollo 15, kterou …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close