พวกเราหลายคนจะได้รับการดมยาสลบในช่วงหนึ่งของชีวิต — หมดสติเพื่อให้เราผ่าตัดได้โดยไม่เจ็บปวด แม้ว่ามนุษย์จะใช้การดมยาสลบมากว่า 150 ปีแล้วเราก็ยังไม่เข้าใจว่ามันส่งผลต่อสมองอย่างไร
เพื่อหาคำตอบ เราหันไปหาปะการังหินชนิดหนึ่งที่เรียกว่าปะการังสมองเป็นตุ้ม ( Lobophyllia ) การใช้โมเลกุลเรืองแสงที่มีลักษณะเฉพาะในปะการังสมองเป็นแฉก เราสามารถแยกเป้าหมายสำคัญของยาสลบในสมองของแมลงวันผลไม้ได้ การค้นพบ
ของเราสามารถช่วยพัฒนาการวางยาสลบที่ปลอดภัยสำหรับมนุษย์
ปะการังสมองเป็นแฉกนั้นเรืองแสงได้ ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถผลิตและเปล่งแสงได้เองตามธรรมชาติ พวกมันถูกพบในมหาสมุทรอินเดียและมหาสมุทรแปซิฟิก ควบคู่ไปกับสิ่งมีชีวิตที่มีคุณค่า ทางวิทยาศาสตร์ที่คล้ายคลึงกันอื่นๆ เช่น เยลลี่คริสตัลAequorea victoria
ผู้อาศัยในมหาสมุทรเรืองแสงได้ติดตั้งชุดเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับโมเลกุลเรืองแสงเพื่อศึกษาและติดตามกระบวนการทางชีววิทยา พวกเขายังเป็นแรงบันดาลใจในการค้นพบ โปรตีนเรืองแสงสีเขียวที่ได้รับรางวัลโนเบลอีกด้วย
โมเลกุลเรืองแสงที่พบในปะการังสมองเป็นแฉกEosมีคุณสมบัติที่ค่อนข้างน่าประหลาดใจ: มันสามารถเปลี่ยนสีได้ สิ่งนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สังเกตการเคลื่อนไหวของโปรตีนภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ก่อนหน้านี้
ลองนึกภาพคุณมีต้นคริสต์มาสที่ปกคลุมไปด้วยแสงไฟ แต่พวกมันทั้งหมดสว่างไสวด้วยสีเดียวกัน ต้นไม้อาจดูพร่ามัวเล็กน้อยจากระยะไกล หากไฟดวงใดดวงหนึ่งเปลี่ยนเป็นสีอื่น คุณจะสังเกตเห็นได้ง่าย
ใช้หลักการเดียวกันนี้เมื่อนักวิทยาศาสตร์พยายามติดตามโปรตีนที่เคลื่อนไหวในเซลล์ โปรตีนทำหน้าที่สำคัญหลายอย่างสำหรับเซลล์หนึ่งๆ และการติดตามพวกมันสามารถช่วยให้เราเข้าใจการทำงานของมัน แต่โดยปกติแล้วพวกมันจะเล็กเกินไปที่จะมองเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ทั่วไป
ด้วยการใช้โมเลกุล Eos เราสามารถพัฒนากล้องจุลทรรศน์ที่มีความละเอียดสูงสุด ซึ่งเผยให้เห็นองค์ประกอบที่เล็กที่สุดภายในเซลล์ รวมถึงโปรตีนด้วย ยาระงับความรู้สึกในปัจจุบันมักเกี่ยวข้องกับการฉีดเข้าเส้นเลือดดำของผู้ป่วยด้วยยาระงับความรู้สึกและยาแก้ปวด ตัวอย่างเช่น การใช้โพรโพฟอลและเฟนทานิล ร่วมกัน จะทำให้คุณหมดสติและป้องกันไม่ให้คุณรู้สึกเจ็บปวด
ยากล่อมประสาท รวมถึง ยานอนหลับ ใช้ความสามารถตามธรรมชาติ
ของสมองเพื่อให้คุณหลับ พวกเขากำหนดเป้าหมายวงจรในสมองของคุณที่ควบคุมความตื่นตัวและหยุดการทำงาน
อย่างไรก็ตาม การทำงานของสมองของคนที่นอนหลับนั้นแตกต่างอย่างมากกับคนที่อยู่ภายใต้การดมยาสลบ สมองที่หลับทำงานหลายอย่างและค่อนข้างตื่นตัว สมองภายใต้การดมยาสลบส่วนใหญ่ไม่ตอบสนอง
ทำไมเราถึงไม่สามารถถูกปลุกให้ตื่นได้ในขณะที่อยู่ภายใต้การดมยาสลบ? เพื่อหาคำตอบ นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องระบุว่ามีอะไรอีกบ้างในสมอง นอกเหนือจากวิถีการนอนหลับ ที่มีเป้าหมายโดยยาสลบ
อ่านเพิ่มเติม: ทำไมสมองของเราถึงต้องการการนอนหลับ และจะเกิดอะไรขึ้นหากเราพักผ่อนไม่เพียงพอ
ยาสลบทำให้พลังการประมวลผลของสมองหยุดชะงัก
เซลล์ประสาทซึ่งเป็นเซลล์ในสมองสื่อสารกันผ่านกระบวนการที่เรียกว่า synaptic neurotransmission นี่เป็นวิธีหลักที่สมองของเราประมวลผลข้อมูล
เพื่อให้สารสื่อประสาทเกิดขึ้น โปรตีนเฉพาะภายในเซลล์ประสาทจะต้องปล่อยสารเคมีที่เรียกว่าสารสื่อประสาท (เช่น โดพามีนหรือกลูตาเมต) โปรตีนเป็นไดนามิก พวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายในเซลล์ประสาทและมักจำเป็นในส่วนต่างๆ ของเซลล์
สำหรับการวิจัยของเรา เรานำโมเลกุล Eosมาติดบนโปรตีนที่เรียกว่า “syntaxin1A” ซึ่งมีหน้าที่อำนวยความสะดวกในการส่งสัญญาณสื่อประสาท เพื่อดูว่ายาสลบอาจส่งผลต่อการทำงานปกติในสมองของแมลงวันผลไม้อย่างไร
เราพบว่าไดนามิกของ syntaxin1A ถูกเปลี่ยนแปลงด้วยยาระงับความรู้สึกทั่วไป เช่น โพรโพฟอลและไอโซฟลูเรน โปรตีนถูกขังอยู่ในกลุ่มโปรตีนและการเคลื่อนไหวจึงถูกจำกัด
นี่อาจเป็นสิ่งที่ลดประสิทธิภาพของสารสื่อประสาท ทำให้สมองไม่สามารถประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อนได้
เพิ่มเติม: การตัดต่อยีนเผยให้เห็นว่าปะการังตอบสนองต่อน้ำอุ่นอย่างไร มันสามารถเปลี่ยนวิธีการจัดการแนวปะการังของเรา
เป้าหมายเพื่อพัฒนายาใหม่ที่ปลอดภัยกว่า
โปรตีนหลายชนิดนอกเหนือจาก syntaxin1A เกี่ยวข้องกับการส่งผ่านสื่อประสาท ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าคนอื่นจะได้รับผลกระทบจากยาสลบเช่นกัน
วิธีใหม่ในการสังเกตพฤติกรรมของโปรตีนแต่ละชนิดในเนื้อเยื่อสมองที่ไม่บุบสลายนี้ หวังว่าจะค้นพบเป้าหมายของยามากขึ้น และอธิบายกลไกที่แม่นยำซึ่งสนับสนุนยาสลบ
ดังนั้น ความรู้นี้จะช่วยในการพัฒนายาที่ปลอดภัยขึ้นโดยมีผลข้างเคียง น้อยลง และการพัฒนายาที่ตรงเป้าหมายสามารถช่วยป้องกันระยะเวลาการฟื้นตัวที่นานผิดปกติที่พบในผู้ป่วยบางรายที่ได้รับยาสลบ
