Zdolność mózgu do reorganizacji i tworzenia nowych połączeń nerwowych, znana jako neuroplastyczność, umożliwia nam uczenie się, zapamiętywanie oraz powrót do zdrowia po urazach neurologicznych. Zaburzenia w funkcjonowaniu tych mechanizmów mogą się przyczyniać do rozwoju chorób neuropsychicznych takich jak depresja, padaczka czy uzależnienia. Naukowcy z Braincity chcą wykorzystać wiedzę o plastyczności mózgu w praktyce, opracowując skuteczniejsze metody leczenia tych schorzeń. Będzie to możliwe dzięki środkom z programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki (FENG), które w ramach działania Międzynarodowe Agendy Badawcze przyznała Fundacja na rzecz Nauki Polskiej.
Braincity – Centrum Doskonałości ds. Plastyczności Neuronalnej i Chorób Mózgu – działa w Instytucie Nenckiego PAN we współpracy z Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL). W laboratoriach Braincity rozpoczyna się właśnie nowa edycja badań nad mechanizmami plastyczności neuronalnej, czyli zdolnością mózgu do reorganizacji połączeń nerwowych. To dziś podstawowy kierunek badań nad mózgiem.
– Braincity jest połączeniem słów „brain” i „plasticity”. Plastyczność mózgu jest taką cechą, która pozwala nam reagować w sposób adekwatny do zmieniającej się rzeczywistości – mówi prof. Leszek Kaczmarek, kierownik projektu Braincity.
Plastyczne obwody neuronalne w warunkach prawidłowych są kluczowe zarówno dla procesów uczenia się i pamięci, jak i dla odzyskiwania sprawności po urazach czy chorobach. Nieprawidłowa plastyczność odgrywa z kolei istotną rolę w rozwoju chorób neuropsychicznych takich jak padaczka, depresja, uzależnienia, zaburzenia ze spektrum autyzmu czy schizofrenia. W ostatnich latach zespoły Braincity opublikowały znaczące odkrycia w prestiżowych czasopismach, dotyczące m.in. mechanizmów pamięci operacyjnej, plastyczności synaptycznej związanej z uzależnieniami oraz społecznych mechanizmów uczenia się.
– W ramach nowego projektu badawczego będziemy wykorzystywać zdobytą wiedzę do diagnozowania czy wręcz leczenia chorób neuropsychicznych – zapowiada prof. Leszek Kaczmarek.
Właśnie chorobom neuropsychicznym będzie poświęcona część ścieżek badawczych Braincity. Jedną z nich jest „Terapia celowana w padaczce i uszkodzeniach mózgu”, w ramach której zespół opracowuje protokół badań klinicznych u pacjentów z lekooporną padaczką.
– Padaczka u dorosłych rozwija się głównie po uszkodzeniach mózgu, udarach i urazach. Od lat mój zespół pokazywał zaangażowanie pewnego białka w ten proces. Mamy już metody, żeby ingerować w funkcje tego białka, i w tym zakresie rozwijamy potencjalny lek – podkreśla kierownik projektu Braincity.
W ramach drugiej ścieżki „Modulacja plastyczności jądra środkowego ciała migdałowatego” naukowcy testują nowe metody leczenia depresji i uzależnień. Środkowa część ciała migdałowatego odgrywa bowiem istotną rolę w regulacji pozytywnych emocji, takich jak pamięć przyjemnych zdarzeń. W przypadku uzależnień dochodzi do patologicznego przekształcenia tej pamięci – pozytywne skojarzenia z używką prowadzą do trwałych i trudnych do przełamania mechanizmów uzależnienia. Z kolei w przypadku depresji może dochodzić do osłabienia innej funkcji jądra środkowego ciała migdałowatego, czyli regulowania motywacji. Celem badań jest więc opracowanie metod, które z jednej strony wspierałyby korzystne zmiany plastyczne w mózgu przeciwdziałające depresji, a z drugiej – ograniczałyby te zmiany w kontekście uzależnień, kiedy plastyczność prowadzi do utrwalania patologicznych wzorców zachowań.
Trzecia ścieżka badawcza dotyczy zastosowania elektroencefalografii (EEG) do oceny skuteczności terapii. Jeden z zespołów dysponuje bogatą bazą danych, obejmującą ponad 30 tys. zapisów badania EEG pacjentów z różnymi zaburzeniami psychicznymi. Naukowcy planują wykorzystać sztuczną inteligencję do analizy tych zapisów w celach diagnostycznych. Jak podkreśla prof. Leszek Kaczmarek, obecnie diagnoza chorób psychicznych opiera się głównie na wywiadzie klinicznym z pacjentem, a możliwości wykorzystania obiektywnych, biologicznych kryteriów – w przeciwieństwie do np. onkologii – są bardzo ograniczone. Prof. Kaczmarek podkreśla, że jest to jedno z największych wyzwań współczesnej neurobiologii, a ambicją zespołu jest opracowanie narzędzi, które pozwolą te ograniczenia pokonać.
Realizacja wszystkich badań przez Braincity jest możliwa dzięki prawie 30 mln zł dofinansowania ze środków FENG, które w drodze konkursu przyznała Fundacja na rzecz Nauki Polskiej w ramach działania Międzynarodowe Agendy Badawcze. Dzięki nowemu grantowi centrum umacnia swoją pozycję jako międzynarodowy ośrodek badań nad mózgiem.
– Projekt Braincity jest jednym z 20 centrów doskonałości, które sfinansowała Fundacja na rzecz Nauki Polskiej ze środków europejskich od 2015 roku – mówi dr Anna Plater-Zyberk, wiceprezeska Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. – Centra skupiają najlepszych naukowców pracujących w Polsce, a ich celem jest współpraca międzynarodowa na najwyższym poziomie, wspieranie innowacji, doskonałości oraz młodych talentów w nauce.
