В серии экспериментов, проведенных на мышиной модели этого расстройства, ученые показали, что уменьшение соотношения возбуждающих и тормозящих сигналов противодействует гиперактивности и дефициту социальных способностей, двум классическим симптомам аутизма у людей.
Исследование будет опубликовано в августе. 2 в науке трансляционной медицины.
Карл Дайссерот, профессор биоинженерии, психиатрии и поведенческих наук, является старшим автором исследования. Ведущий автор — бывший аспирант Аслихан Селимбейоглу, PhD.
В 2011 году группа Дейссерота опубликовала в журнале Nature исследование, показывающее, что аутизмоподобные поведенческие расстройства могут быть вызваны у обычных мышей путем повышения соотношения возбуждающих и тормозящих паттернов нейронов в медиальной префронтальной коре головного мозга мышей.
Новое исследование показывает, что уменьшение этого соотношения восстанавливает нормальные модели поведения у линии лабораторных мышей, биоинженерных, имитирующих человеческий аутизм. Эти мыши несут мутацию, эквивалентную соответствующей мутации у людей, которая связана с расстройством аутистического спектра.
Заболеваемость аутизмом растет
По непонятным причинам, заболеваемость расстройствами аутистического спектра в последние годы неуклонно растет, — сказал практикующий психиатр Дейссерот.
Примерно у 1 из 80 американских детей может быть диагностировано расстройство, которое характеризуется повторяющимся поведением и трудностями в социальном взаимодействии. На сегодняшний день нет лекарств, которые лечат фундаментальные причины этого расстройства.
«Во всей психиатрии нет лабораторных тестов, которые могли бы диагностировать это состояние», — сказал Дейссерот. "Это связано с многочисленными генетическими вариантами, многие из которых, по-видимому, оказывают лишь незначительное индивидуальное влияние."
Дейссерот, владеющий буквой D.ЧАС. Chen Professorship отмечает, что психиатр UCSF Джон Рубенштейн и его коллеги, среди прочих, предположили, что дисбаланс возбуждения-торможения может объяснять эти явления. Несмотря на то, что мириады генетических вариаций способствуют развитию аутизма, многие из них могут делать это, различными способами нарушая один процесс или небольшое количество процессов, необходимых для общего здорового функционирования мозга, таких как баланс между возбуждающими и тормозящими сигналами в ключевых областях мозга.
Одна из этих областей — медиальная префронтальная кора головного мозга, которая играет важную роль в исполнительных функциях, таких как планирование, прогнозирование, внимание и интеграция информации из поведения и речи других людей, чтобы понять, о чем они могут думать.
Проверка гипотезы
«Социальное взаимодействие может быть самым сложным, что может сделать млекопитающее», — сказал Дейссерот. "Это чрезвычайно сложное явление, которое требует быстрой, высоко интегрированной коммуникации между разрозненными, удаленными частями мозга. Определенные состояния мозга, подходящие для обработки богатой информации, могут потребоваться для эффективного социального общения и поведения."
Чтобы проверить гипотезу баланса возбуждения и торможения, ученые из Стэнфорда запустили серию экспериментов с использованием мутантных мышей, которые демонстрируют гиперактивное поведение и нарушение социального взаимодействия. Интересно, что у этих мышей также есть менее заметная характеристика с людьми, несущими эквивалентную мутацию: нехватка, по сравнению с нормальными мышами и людьми, парвальбуминовых нейронов, особой категории тормозных нервных клеток, обнаруживаемых по всему мозгу. В статье Nature 2009 года Дайссерот и его команда сообщили, что активность нейронов парвальбумина может улучшить способность нейронов переднего мозга к обработке информации.
Исследователи использовали оптогенетику, передовую лабораторную технологию, которую впервые разработал Дейссерот, чтобы вставить гены двух типов светочувствительных белков или опсинов в два разных набора нейронов в медиальной префронтальной коре головного мозга мышей.
Исследователи вставили один тип опсина в нейроны, ингибирующие парвальбумин, в этой области мозга мышей. Это делало нейрон более возбудимым, если он получал импульс синего света, доставляемый через имплантированное оптическое волокно.
Другой опсин, также активированный импульсом синего света, имел противоположный эффект: при активации он делал нейрон, на котором он сидел, более устойчивым к срабатыванию. Ученые поместили этот ингибирующий опсин в набор возбуждающих нейронов медиальной префронтальной коры, называемых пирамидными нейронами.
Уменьшение соотношения возбуждение-торможение либо за счет уменьшения возбудимости пирамидных нейронов, либо за счет увеличения возбудимости нейронов парвальбумина привело к тому же результату у мышей: больше времени тратится на социальные контакты с другими мышами и меньше гиперактивности во время этих встреч или когда мыши были одни.
«Баланс возбуждения и торможения может принимать разные формы и может быть важен на разных этапах жизни», — сказал Дейссерот. «В совокупности эти результаты предполагают, что эта форма регулирования соотношения возбуждения возбуждающих и тормозящих клеток в медиальной префронтальной коре может иметь значение при нормальном социальном поведении и при аутизме."