在大脑中，一百多种分子物质充当传输器，通过数千种不同的受体类型控制神经细胞之间的通讯路径。在一篇评论文章中，一个国际研究小组讨论了某些神经细胞受体的激活如何影响大脑中的神经元网络。来自波鸿鲁尔大学，巴塞罗那庞贝法布拉大学和牛津大学的作者提出了量化大脑状态的受体特异性调制的概念。他们还开发了一种计算机模型，可以预测单个受体类型对大脑活动的影响。
此外，研究人员展示了如何通过实验方法可以验证和完善计算机中获得的预测。他们希望这将带来诊断和治疗精神疾病的新方法。他们在2021年4月由欧洲生物化学学会合会出版的FEBS期刊上的最新技术评论中报告了他们的工作和研究现状。
在计算机模型中模拟大脑状态的动态
关于神经元受体的分子结构已经知道很多。但是研究人员对单个受体类型如何改变大脑网络的整体动力学知之甚少。为了在计算机模型中对此进行模拟，研究小组从三种不同的成像技术中收集了数据：大脑中解剖学连通性的信息，通过扩散加权磁共振成像记录;通过使用功能磁共振成像(简称fMRI)的测量获得的有关参与者静息状态活动的信息;和受体类型的分布，用正电子发射断层扫描记录。使用此输入，研究人员能够为每个受试者创建一个个体的受体，以反映大脑中受体类型的总体分布。
这使研究人员能够根据计算机模型中单个受体类型的激活来模拟神经元之间的相互作用。例如，他们实际上激活了5-羟色胺受体5-HT2A，并在计算机模拟模型的大脑中观察到以下变化。Bochum光学成像负责人Dirk Jancke副教授解释说：“在向人类对象施用psilocybin或LSD之后，这两种迷幻物质都特异性结合了5-HT2A受体，其活性模式令人惊讶地类似于在扫描仪中观察到的模式。”实验室，评论文章的主要作者。因此，该计算机模型能够预测单个受体类型激活后大脑整体动态的变化。
在实验中测试预测
药理物质通常不只对一种受体具有特异性;另一个缺点是它们不能用于有针对性地局部激活神经元。这意味着只能在有限的范围内对人类对象进行更复杂的预测和测试。