Они провели всестороннее исследование того, как серотонин влияет на поведение, используя червя-нематоду C. elegans. Они обнаружили, что каждый из шести серотониновых рецепторов червя играет разные роли, причем три из них замедляют поведение, а остальные модулируют их функцию. Исследование дает представление о сложностях серотонинергической системы и последствиях для разработки психиатрических препаратов.
Исследовательская группа определила функциональные роли шести серотониновых рецепторов червя, создав 64 различных мутантных штамма, в каждом из которых отсутствовали различные комбинации рецепторов. Они обнаружили, что три рецептора в основном стимулировали замедляющее поведение, связанное с высвобождением серотонина, в то время как другие три рецептора взаимодействовали с первичными рецепторами и модулировали их функцию. Кроме того, было обнаружено, что разные рецепторы реагируют на разные паттерны высвобождения серотонина. Флуоресцентно помечая каждый рецепторный ген в каждом нейроне по всему мозгу, команда наблюдала, как эффекты серотонина работают на уровне цепей. Исследование дает представление о сложностях и возможностях для разработки психиатрических препаратов, которые нацелены на серотонинергическую систему.
Поскольку серотонин является одним из основных химических веществ, используемых мозгом для влияния на настроение и поведение, он также является наиболее распространенной мишенью психиатрических препаратов. Чтобы усовершенствовать эти лекарства и изобрести более совершенные, ученым необходимо знать гораздо больше о том, как молекула влияет на клетки и цепи мозга как в здоровом состоянии, так и на фоне болезни.
В новом исследовании исследователи из Института обучения и памяти Пикауэра при Массачусетском технологическом институте, работающие на простой модели животного, представляют всесторонний учет того, как серотонин влияет на поведение, начиная с масштаба отдельных молекул и заканчивая всем мозгом животного.
“Эти результаты дают глобальное представление о том, как серотонин действует на разнообразный набор рецепторов, распределенных по коннектому, чтобы модулировать активность и поведение всего мозга”, — написала исследовательская группа в Cell.
В 2013 году Флавелл показал в Cell, что C. elegans использует серотонин для замедления, когда он достигает кусочка пищи, и проследил его источник до нейрона под названием NSM. В новом исследовании команда использовала свои многочисленные новые возможности, разработанные с тех пор в Массачусетском технологическом институте, для всестороннего изучения эффектов серотонина.
Анализ всех полученных данных выявил по крайней мере два ключевых вывода: первый заключался в том, что три рецептора в первую очередь стимулировали замедляющее поведение. Во-вторых, три других рецептора “взаимодействовали” с рецепторами, которые управляют замедлением, и модулировали их функционирование. Эти сложные взаимодействия между рецепторами серотонина в контроле поведения, вероятно, имеют непосредственное отношение к психиатрическим препаратам, которые нацелены на эти рецепторы, сказал Флавелл.
Результаты исследования показывают, как воздействие на один рецептор серотонина может зависеть от того, как функционируют другие рецепторы или типы клеток, которые их экспрессируют. В частности, в исследовании подчеркивается, как серотониновые рецепторы действуют согласованно, изменяя состояния активности нейронных цепей.