Stymulacja elektryczna zmienia aktywność genów w tkance mózgowej

Komentarz redakcji

Badacze opisali w Nature platformę ex vivo opartą na ludzkiej korze skroniowej pobranej od pacjentów neurochirurgicznych. Po 15 minutach stymulacji neurony zaczęły działać bardziej synchronicznie, a różne typy komórek uruchomiły odmienne programy genetyczne.

Najważniejsze

  • Naukowcy pokazali na żywej ludzkiej tkance mózgowej, że stymulacja elektryczna zmienia nie tylko aktywność neuronów, ale też pracę genów.
  • Badanie połączyło stymulację mikroelektrodową z analizą pojedynczych jąder komórkowych, co pozwoliło obserwować reakcję konkretnych typów komórek.
  • Po stymulacji neurony tworzyły silniej zsynchronizowane zespoły aktywności, a odpowiedź była różna w zależności od typu komórki.
  • Zmiany genetyczne dotyczyły m.in. neuronów piramidowych i komórek wspierających, takich jak astrocyty, co sugeruje złożony mechanizm neuromodulacji.
  • Wyniki mogą pomóc w projektowaniu dokładniejszych terapii z użyciem głębokiej stymulacji mózgu, m.in. w Parkinsonie, OCD i zaburzeniach pamięci.
·
2 min

Naukowcy z UCLA i UT Southwestern pokazali w żywej ludzkiej tkance mózgowej, jak stymulacja elektryczna wpływa na komunikację neuronów i aktywność genów.

Źródło zdjęcia: unsplash.com - by Milad Fakurian
Źródło zdjęcia: unsplash.com - by Milad Fakurian

Badacze z UCLA Health i University of Texas Southwestern Medical Center opisali w Nature eksperyment na żywej ludzkiej tkance mózgowej, który pokazuje, jak elektryczna stymulacja wpływa na komunikację komórek i aktywność genów. Zespół wykorzystał fragmenty kory skroniowej pobrane od pacjentów poddawanych neurochirurgii i utrzymał je przy życiu w laboratorium przez kilka dni. Następnie zastosował stymulację przypominającą głęboką stymulację mózgu i równocześnie rejestrował aktywność komórek oraz zmiany ekspresji genów.

W badaniu przeprowadzonym 5 sierpnia 2026 roku naukowcy opracowali platformę ex vivo, która połączyła stymulację mikroelektrodową z analizą pojedynczych jąder komórkowych. Materiał obejmował 494 neurony podzielone na siedem grup. Stymulacja trwała 15 minut, a obróbkę tkanki prowadzono w oknie od 10 minut do kilku dni po pobraniu. Po podaniu impulsów neurony zaczęły komunikować się bardziej synchronicznie, a ich zespoły, czyli tzw. cell assemblies, wykazywały większą siłę aktywacji i większą zmienność składu.

Autorzy pracy wykazali też, że stymulacja nie działa jednolicie na wszystkie komórki. Neurony piramidowe oraz komórki wspierające, w tym astrocyty, uruchamiały odrębne programy genetyczne. Zmiany dotyczyły sieci regulujących ekspresję genów specyficznych dla danego typu komórki. Według autorów to ważny krok, bo pozwala połączyć efekt fizjologiczny stymulacji z odpowiedzią molekularną w konkretnych populacjach komórek ludzkiego mózgu.

Badanie ma znaczenie, ponieważ głęboka stymulacja mózgu jest już stosowana w leczeniu m.in. choroby Parkinsona i zaburzeń obsesyjno-kompulsyjnych, ale jej mechanizm działania u ludzi pozostawał słabo poznany. Wcześniejsze prace opierały się głównie na modelach zwierzęcych lub komórkach hodowanych w laboratorium. Tym razem naukowcy wykorzystali bezpośrednio żywą ludzką tkankę, co daje bardziej precyzyjny obraz tego, jak mózg reaguje na impulsy elektryczne.

Twórcy badania podkreślają jednak, że to dopiero początek. Nie wiadomo jeszcze, jakie są długoterminowe skutki stymulacji, jak pobudzone komórki wpływają na sąsiednie populacje ani czy podobne mechanizmy działają w głębszych strukturach mózgu. W praktyce wyniki mogą pomóc w projektowaniu bardziej precyzyjnych strategii neuromodulacji i w łączeniu stymulacji z przyszłymi terapiami farmakologicznymi, zwłaszcza w obszarze zaburzeń poznawczych i spadku sprawności pamięci.

Jak przebiegało badanie nad stymulacją żywej tkanki mózgowej

1
Pobranie tkanki
Fragmenty pobrano od pacjentów poddawanych neurochirurgii.
2
Utrzymanie przy życiu
Skrawki tkanki przechowywano ex vivo w laboratorium.
3
Stymulacja
Zastosowano impulsy przypominające głęboką stymulację mózgu.
4
Pomiary
Rejestrowano aktywność komórek i analizowano ekspresję genów.
5
Wynik
Neurony tworzyły silniejsze zespoły aktywności i uruchamiały programy genetyczne.

Źródło: badanie w „Nature” z 5 sierpnia 2026 r.

Najważniejsze liczby z badania nad wpływem stymulacji elektrycznej na żywą ludzką tkankę mózgową

ParametrWartośćZnaczenie
Data badania5 sierpnia 2026Publikacja opisana w „Nature”
Liczba neuronów494Komórki podzielone na 7 grup
Czas stymulacji15 minutKrótki impuls elektryczny użyty w eksperymencie
Okno obróbki tkanki10 minut do kilku dniZakres czasu od pobrania do analizy
Liczba pacjentów z wykorzystaną tkanką12Źródło materiału do badań ex vivo
Liczba wykrytych zespołów aktywności19Cell assemblies obserwowane w preparatach
Liczba zbadanych jąder komórkowych50 067Analiza ekspresji genów po stymulacji

Źródło: badanie opisane w Nature oraz relacje Medical Xpress i Earth.com.

Słownik pojęć

Stymulacja głębokiego mózgu (DBS)
Metoda leczenia polegająca na dostarczaniu impulsów elektrycznych do określonych struktur mózgu w celu modulowania ich aktywności.
Ex vivo
Badanie prowadzone na tkance pobranej z organizmu, ale utrzymywanej przy życiu w warunkach laboratoryjnych.
Ekspresja genów
Proces, w którym informacja zapisana w genie jest odczytywana i wykorzystywana do wytwarzania białek lub RNA.
Cell assemblies
Zespoły neuronów, które aktywują się skoordynowanie w podobnym czasie i tworzą funkcjonalną sieć.
Analiza pojedynczych jąder komórkowych
Metoda badawcza pozwalająca ocenić aktywność genów w pojedynczych komórkach na podstawie ich jąder.
Astrocyty
Komórki glejowe wspierające neurony, uczestniczące m.in. w odżywianiu, ochronie i regulacji środowiska mózgu.
Neurony piramidowe
Duże neurony kory mózgowej, ważne dla przekazywania sygnałów na dalsze obszary mózgu.

Najczęstsze pytania

Czy takie badanie oznacza, że głęboka stymulacja mózgu działa też na geny?
Tak, badanie sugeruje, że stymulacja wpływa nie tylko na aktywność elektryczną neuronów, ale również na ekspresję genów w określonych typach komórek.
Czy wyniki od razu przełożą się na leczenie pacjentów?
Nie. Autorzy podkreślają, że to dopiero wczesny etap badań i potrzeba dalszych prac, zanim wyniki trafią do praktyki klinicznej.
W jakich chorobach stosuje się dziś głęboką stymulację mózgu?
Najczęściej w chorobie Parkinsona, a także w niektórych przypadkach zaburzeń obsesyjno-kompulsyjnych i innych schorzeń neurologicznych lub psychiatrycznych.
Dlaczego użyto żywej ludzkiej tkanki, a nie tylko modeli zwierzęcych?
Żywa ludzka tkanka daje bardziej bezpośredni obraz reakcji komórek człowieka i pozwala lepiej zrozumieć mechanizm działania stymulacji.
Co może być kolejnym krokiem w tych badaniach?
Sprawdzenie długoterminowych efektów, wpływu na sąsiednie komórki oraz tego, czy podobne mechanizmy działają w innych obszarach mózgu.

Pierwsi napisali na ten temat

Komentarze (0)

0/2000
Następny artykuł

Dwukierunkowy implant mózgowy przywrócił sprawność ruchową i czucie sparaliżowanemu pacjentowi

Opublikowane w czasopiśmie „Nature Medicine” wyniki badań klinicznych potwierdzają skuteczność technologii podwójnego ominięcia neuronowego. Rozwiązanie to doprowadziło do trwałej reorganizacji sieci nerwowych pacjenta, a poprawa sprawności ruchowej utrzymała się nawet po kilkumiesięcznym wyłączeniu stymulacji.

Czytaj dalej

Powiązane artykuły

Dwukierunkowy implant mózgowy przywrócił sprawność ruchową i czucie sparaliżowanemu pacjentowi

Naukowcy z amerykańskiego instytutu badawczego Feinstein Institutes wykazali, że sparaliżowany Keith Thomas odzyskał sprawność ruchową rąk oraz zmysł dotyku dzięki zastosowaniu dwukierunkowego implantu mózgowego.

theguardian.com
popsci.com
+2
16 lip

Beta-gamma PAC jako nowy biomarker w monitorowaniu Parkinsona

Naukowcy z Marburga, Oksfordu i Kolonii ogłosili nowy biomarker EEG, który może poprawić monitorowanie terapii choroby Parkinsona.

deutschesgesundheitsportal.de
medwiss.de
7 lip

Jak nowo odkryte neurony w pniu mózgu mogą wpłynąć na terapie ADHD?

Badacze z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa odkryli u myszy neurony w pniu mózgu, które pomagają kontrolować uwagę i ignorować rozpraszacze.

biotechniques.com
news-medical.net
+2
24 cze

SeeDB-Live: Przełom w obrazowaniu mózgu – nowa era w neurologii?

Nowa metoda obrazowania mózgu, SeeDB-Live, może zrewolucjonizować badania nad chorobami neurologicznymi, pozwalając na trzykrotnie jaśniejsze sygnały z głębokich warstw mózgu. Jednak brak danych o bezpieczeństwie i skuteczności w różnych modelach budzi pewne obawy.

alertmedyczny.pl
16 mar

System sterowany mózgiem wzmacnia wybrany głos w hałasie. Pierwsze testy u ludzi

Naukowcy z USA przedstawili w pierwszych badaniach u ludzi system, który na podstawie sygnałów z mózgu w czasie rzeczywistym wzmacnia wybrany głos w hałasie.

sci.news
npr.org
+6
13 maj

Implant z AI przywrócił ruch i czucie sparaliżowanemu pacjentowi

Naukowcy z USA przywrócili ruch i czucie sparaliżowanemu pacjentowi dzięki implantowi z AI. Trwałą poprawę neurologiczną zaobserwowano nawet po wyłączeniu systemu.

dagens.com
medscape.com
+3
27 lip
StartSzukaj