Wat verandert hersenen in macular degeneratie? mit studie legt licht op onderliggende neurale mechanisme


Wat verandert hersenen in macular degeneratie? mit studie legt licht op onderliggende neurale mechanisme

Bij maculaire degeneratie, de meest voorkomende vorm van volwassen blindheid, verliest patiënten progressief visie in het middelpunt van hun visuele veld, waardoor het bijbehorende deel van de visuele cortex van de invoer wordt beroofd. Vroeger ontdekten onderzoekers dat de beroofde neuronen beginnen te reageren op visuele input vanuit een andere plek op het retina - bewijs van plasticiteit in de volwassen cortex.

Hoe dergelijke plasticiteit zich voordoet was onbekend, maar een nieuwe MIT-studie werpt licht op het onderliggende neurale mechanisme.

"Deze studie toont ons op een manier dat de hersenen veranderen wanneer de input verandert. Neuronen lijken te willen 'input' ontvangen: als hun gebruikelijke input verdwijnt, beginnen ze te reageren op het volgende beste, 'zei Nancy Kanwisher van het McGovern Institute for Brain Research bij MIT en senior auteur van de studie die verschijnt in het 4 maart nummer van de Journal of Neuroscience.

"Onze studie toont aan dat de veranderingen die we zien in neurale respons bij mensen met MD, waarschijnlijk worden veroorzaakt door het gebrek aan input voor een populatie neuronen, niet door een verandering in de visuele informatieverwerkingsstrategie," aldus Kanwisher, de professor Ellen Swallow Richards van Cognitieve Neurowetenschappen in MIT's Afdeling Brain and Cognitive Sciences.

Maculaire degeneratie beïnvloedt alleen 1,75 miljoen mensen in de Verenigde Staten. Verlies van de visie begint in de fovea van het netvlies - het centrale gebied biedt een hoge scherptevisie die we gebruiken voor lezen en andere visueel veeleisende taken. Patiënten compenseren doorgaans met behulp van een aangrenzende patch van onbeschadigd retina. Deze "favoriete retinale locus" (PRL) ligt vaak onder het blinde gebied in het visuele veld, waardoor patiënten hun ogen naar boven renden om bijvoorbeeld naar iemand's gezicht te kijken.

De visuele cortex heeft een kaart van het visuele veld op het netvlies, en bij maculaire degeneratie ontvangen de neuronen die naar de fovea mappen, geen ingang meer. Maar verschillende laboratoria, waaronder Kanwisher's, hebben eerder vastgesteld dat de neuronen in de visuele cortex die eenmaal alleen reageren op input uit de centrale visie, reageren op stimuli bij de PRL. Met andere woorden, de visuele kaart is gereorganiseerd.

"We wilden weten of het chronische, voorafgaande gebruik van de PRL de corticale verandering veroorzaakt die we in het verleden hebben waargenomen, volgens wat we de gebruiksafhankelijke hypothese noemen," zei de eerste auteur Daniel D. Dilks, een postdoctorale collega in Het Kanwisher lab. "Of reageren de beroofde neuronen op stimulatie op elke perifere locatie, ongeacht voorafgaand visueel gedrag, volgens de gebruiksafhankelijke hypothese?"

De vorige studies konden deze vraag niet beantwoorden omdat ze pas PRL van patiënten hadden getest. Deze nieuwe studie toets zowel de PRL als een andere perifere locatie, met behulp van functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) om twee patiënten met maculaire degeneratie te scannen die geen centrale visie hadden en dus een beroofde centrale visuele cortex hadden.

Omdat patiënten gewoonlijk de PRL gebruiken als een nieuwe fovea, zou het kunnen zijn dat de beroofde cortex bij voorkeur aan deze locatie reageert.

Maar dat is niet wat de onderzoekers vonden. In plaats daarvan reageerde de beroofde regio even op stimuli op zowel de voorkeur- als niet-geprefereerde locaties.

Deze bevinding suggereert dat de lange termijn verandering in het visuele gedrag de herschikking van de hersenen niet drijft. In plaats daarvan lijken de hersenveranderingen een relatief passief antwoord op visuele ontbering te zijn.

"Maculaire degeneratie is een geweldige kans om meer te leren over plasticiteit in de volwassen cortex." Kanwisher zei. Als wetenschappers op een dag technologieën zouden kunnen ontwikkelen om de verloren lichtgevoelige cellen in de fovea te vervangen, zouden patiënten in staat zijn om de centrale visie te herstellen, aangezien de neuronen nog steeds levend en goed zijn.

Chris Baker van het Laboratorium voor Brein en Cognitie (NIMH) en Eli Peli van het Schepens Eye Research Institute droegen ook bij aan deze studie, die werd ondersteund door de NIH, Kirschstein-NRSA, en Dr. en Mevrouw Joseph Byrne.

MIT

Ed Boyden: A light switch for neurons (Video Medische En Professionele 2019).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Medische praktijk