Новое пилотное исследование, проведенное учеными Университета Карнеги-Меллон, исследует механизмы, лежащие в основе лечения пациентов с амблиопией, также известной как "ленивый глаз".

Амблиопия - это состояние, при котором мозг не может распознать зрение одним глазом и отдает предпочтение другому глазу. Одним из перспективных методов лечения этого состояния у взрослых пациентов является временное пребывание в темноте, при котором пациенту удаляют окклюзию, вызвавшую амблиопию, и он несколько дней живет в темноте.

Исследование, проведенное учеными из Колледжа науки Карнеги-Меллона и Инженерного колледжа, показало, что через неделю после кратковременного воздействия темноты нейронные сети мозга корректируют способ обработки визуальной информации, тем самым улучшая зрение. Результаты были опубликованы в журнале eLife.

"Одна из важных задач в нейробиологии - попытаться понять, как у нас стабильное восприятие", - сказала Сандра Кульман, доцент биологических наук в Карнеги-Меллон и руководитель лаборатории Кульмана. "Поле теперь способно идентифицировать адаптивные свойства нейронных цепей в длительных временных масштабах. Это действительно важно для понимания того, как нейронные функции лежат в основе основных сенсорных процессов ".

Брайан Чон, аспирант и выпускник факультета биологических наук Карнеги-Меллона, задумал исследование как аспирант, работающий в лаборатории Кульмана.

"Временное воздействие темноты - это лечение, которое люди исследуют на людях", - сказал Чон. "Мы сказали: "Эй, может быть, это связано с тем, как мозг кодирует информацию, и, возможно, это нарушается, когда вы удаляете входные данные на длительный период времени". Мы обнаружили, что есть некоторые возможности для изменений, но на самом деле система очень устойчива".

Исследователи используют двухфотонную кальциевую визуализацию для регистрации нервной активности у взрослых мышей до и после кратковременного воздействия темноты. Этот метод позволяет ученым измерять целые сети нейронов в живых моделях.

В начале исследования мышам предъявляли визуальные стимулы, и их нервные реакции регистрировались. После воздействия темноты в течение восьми дней мышам снова предъявляли те же стимулы, и их визуальные реакции также регистрировались.

"Данные Брайана помогают пролить свет на различные сложные факторы, которые управляют пластичностью зрительной коры, и приближают нас на один шаг к пониманию того, как травмы и заболевания глаз могут повлиять на зрительное восприятие", - сказал Стивен Чейз, профессор биомедицинской инженерии и соавтор статьи.

Хотя у мышей наблюдались некоторые проблемы со зрительной обработкой в течение нескольких дней после воздействия, они восстановились через неделю.

Исследователи намерены использовать методы исследования для более долгосрочного исследования или с более молодыми мышами. Они также хотят применить метод двухфотонной кальциевой визуализации при моделировании и изучении других неврологических и психиатрических состояний.

"Есть так много вещей, которые мы не понимаем на уровне конкретного типа клеток в нейронных цепях", - сказал Кульман. "Мы надеемся, что аналитический подход будет полезен другим исследователям".