Эпилепсия, нерегулярное сердцебиение и другие состояния, вызванные сбоями в работе нервных клеток организма, также известных как нейроны, могут быть трудно поддающимися лечению. Проблема в том, что одно лекарство может помочь одним пациентам, а другим – нет. На способность врачей предсказать, какие лекарства будут работать с отдельными пациентами, может повлиять недавнее исследование Университета Миссури, которое показало, что кажущиеся идентичными нейроны могут вести себя одинаково, даже если они построены по-разному под поверхностью.
"Перефразируя Льва Толстого, «каждая несчастная нервная система несчастлива по-своему», особенно для людей с эпилепсией и другими заболеваниями," сказал Дэвид Шульц, адъюнкт-профессор биологических наук Колледжа искусств и наук MU. "Наше исследование предполагает, что нейроны каждого пациента могут быть изменены по-разному, хотя в результате возникает одно и то же заболевание. Это может быть основной причиной, по которой врачи не могут предсказать, какие лекарства будут эффективны для конкретных людей. Та же проблема может повлиять на лечение сердечной аритмии, депрессии и многих других неврологических состояний."
Оказывается, даже счастливые нейроны могут быть счастливы по-своему. Нейроны обладают естественной электрической активностью, на поддержание которой они биологически запрограммированы. Если нейрон не находится в предпочтительном состоянии, клетка пытается его восстановить. Однако, вопреки некоторым предыдущим представлениям о функционировании нейронов, исследование Шульца показало, что два практически идентичных нейрона могут достигать одной и той же предпочтительной электрической активности разными способами.
В исследовании Шульца отдельные нейроны использовали различные комбинации клеточных пор, известных как ионные каналы, для достижения одной и той же конечной цели – предпочтительного электрического и химического баланса. Шульц сравнил ситуацию с пятью людьми в разных комнатах, которым раздавали блоки и велели построить башню. Каждый человек может придумать свой метод построения одной и той же конструкции.
Открытие Шульца может помочь врачу в лечении эпилепсии. У эпилептиков нейроны мозга часто получают слишком слабую стимуляцию от других нейронов. Эти недостаточно стимулированные эпилептические нейроны могут чрезмерно компенсироваться и стать слишком чувствительными. Затем, когда какие-либо импульсы действительно достигают их от других нейронов, эти сверхчувствительные эпилептические нейроны могут чрезмерно реагировать и вызывать приступ.
Шульц работал с Сатишем Наиром, профессором электротехники и компьютерной инженерии инженерного колледжа МУ. Сотрудничество позволило их команде смоделировать поведение нервных клеток в компьютерном моделировании в дополнение к его физическим экспериментам с использованием нервной системы краба.