Pracownia Plastyczności Neuronalnej

Zdolność uczenia się i zapamiętywania informacji jest niezwykle skomplikowanym procesem. U jego podstaw leży plastyczność synaptyczna, czyli modyfikacja siły i liczby połączeń pomiędzy komórkami nerwowymi, w zależności od bodźców pochodzących z otaczającego świata. Podczas rozwoju mózgu, gdy połączenia synaptyczne ulegają intensywnym przekształceniom, jednym z mechanizmów leżących u podstaw zwiększonego potencjału do zapamiętywania nowych informacji jest proces tworzenia się tzw. cichych (milczących) synaps. Te niedojrzałe połączenia synaptyczne nie uczestniczą w podstawowym przekaźnictwie synaptycznym, jednak mogą być z łatwością wykorzystanie w procesach uczenia się. Ich funkcja wykracza jednak poza etap rozwoju mózgu. Nasze badania nad uzależnieniem od kokainy pokazały, iż ciche synapsy pojawiają się po ekspozycji na narkotyk. Pokazaliśmy, iż te synapsy najprawdopodobniej powstają jako nowe połączenia między neuronami. Podczas odstawienia, synapsy te dojrzewają i stają się odpowiedzialne za pamięć o efektach kokainy. Nasze odkrycia dowodzą, iż mózg posiada zdolność do tworzenia i dojrzewania cichych synaps nie tylko w dzieciństwie, podczas rozwoju mózgu, ale także w dorosłości. Komórkowe mechanizmy leżące u podstaw tych procesów nie są jeszcze poznane. Nasze badania mają na celu pokazanie jaką funkcję pełnią ciche synapsy w różnych formach uczenia się.

Aktualne granty

Zakończone granty

2018-2023 Fundacja na rzecz Nauki Polskiej |BRAINCITY – Centrum Doskonałości w zakresie neuroplastyczności i chorób mózgu, partner zagraniczny European Molecular Biology Laboratory (EMBL)
2021-2021 Narodowe Centrum Nauki PRELUDIUM 19 | In vivo i ex vivo śledzenie mechanizmu działania kokainy w środkowej części jądra centralnego ciała migdałowatego (Łukasz Bijoch)

In vivo i ex vivo śledzenie mechanizmu działania kokainy w środkowej części jądra centralnego ciała migdałowatego

Uzależnienia są ogromnym problemem społecznym w całej Europie. Według danych statystycznych dostarczanych przez Europejskie Centrum Monitorowania Narkotyków i Narkomanii ilość zażywanych substancji odurzających z roku na rok wzrasta. Dotyczy to również
tak zwanych „narkotyków twardych”, które mają silny potencjał uzależniający. Koszty leczenia osób uzależnionych są bardzo duże i w znacznym stopniu obciążają publiczne systemy opieki zdrowotnej. Są też dużą tragedią dla osób dotkniętych takim problemem oraz dla ludzi z jej otoczenia. Warto zaznaczyć, że uzależnienia są nie tylko kwestią „słabej woli”, jak są czasami określane. Jest to nabyty stan zaburzenia zdrowia psychicznego i fizycznego, sklasyfikowany w Międzynarodowej Statystycznej Klasyfikacji Chorób i Problemów Zdrowotnych ICD-10. Substancje uzależniające powodują trwałe zmiany w mózgu, które powodują, że nałogi są trudne do wyleczenia. Należy wspomnieć, że już nawet jednorazowe zażycie takich substancji długotrwale zmienia fizjologię mózgu.

Mechanizmy komórkowe odpowiedzialne za te zmiany są podobne do tych, które są normalnymi podstawami procesów uczenia w mózgu. W aktywowanych specyficznych regionach mózgu następuje zjawisko neuroplastyczności, podczas którego między innymi zmienia się siła połączeń między komórkami nerwowymi, synapsami. W przypadku substancji uzależniających aktywowane są regiony nazwane układem nagrody, biorące udział w przetwarzaniu pozytywnych emocji. Takie emocje towarzyszą na przykład jedzeniu słodkiego pożywienia ale też zażywaniu narkotyków. W obu przypadkach obserwuje się zwiększoną produkcję jednego z „hormonów szczęścia”, dopaminy.

W pobudzaniu układu nagrody szczególną moc ma kokaina. Wpływa ona nie tylko na produkcję dopaminy, ale farmakologicznie blokuje ona również jej wychwyt zwrotny z synaps. Skutkuje to poczuciem euforii, która jest przyczyną tego, że ludzie chętnie sięgają po nią ponownie. Niestety, podwyższony poziom dopaminy trwałe zmiany plastyczne w układzie nagrody. Jest to nerwowa podstawą uzależnienia, która wpływa na przetwarzanie przez mózg także innych pozytywnych bodźców.

Celem naszych badań jest dokładne opisanie zmian neuroplastycznych, które następują po ekspozycji organizmu na kokainę. Chcemy również opisać, jak zmodyfikowana zostaje też aktywność mózgu. Jako model naszych badań wybraliśmy myszy, ponieważ te same struktury
anatomiczne w mózgu tych zwierząt, występują również w mózgu ludzkim. Nasze badania skupiamy na części układu nagrody, ciele migdałowatym w którym wyszczególniliśmy neurony wrażliwe na dopaminę. Testowanymi przez nas substancjami są kokaina i cukier sacharoza. Obie te substancje powodują odczuwanie przyjemności, jednak farmakologiczne właściwości kokainy powodują jej ogromny potencjał uzależniający.

Dzięki naszym badaniom chcemy zrozumieć molekularne podstawy uzależnień oraz to jak narkotyki zmieniają pracę komórek nerwowych. Mamy nadzieję, że przyczyni się to do znalezienia sposobu na odwrócenie tych zmian, co przywróciłoby fizjologiczną aktywność mózgu u osób uzależnionych.

GRUPY BADAWCZE

Pracownia Plastyczności Neuronalnej

Kierownik pracowni

Anna Beroun

Łukasz Bijoch

Justyna Wiśniewska

Urszula Szachowicz

Karolina Hajdukiewicz

Publikacje

Granty

Projekty naukowe

Rekrutacja