Исследование, проведенное исследователями Стэнфордского университета, предполагает, что ключевые особенности аутизма отражают дисбаланс в передаче сигналов от возбуждающих и тормозных нейронов в части переднего мозга, и что обращение этого дисбаланса может облегчить некоторые из его характерных симптомов.
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. "Он был связан с многочисленными генетическими вариантами, многие из которых, по-видимому, оказывают лишь небольшое 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. Хотя мириады генетических вариаций способствуют аутизму, многие из них могут делать это, нарушая разными способами один процесс или небольшое количество процессов, необходимых для общего здорового функционирования мозга, таких как баланс между возбуждающими и тормозными сигналами в ключевых областях мозга. Одной из этих областей является медиальная префронтальная кора, которая играет важную роль в исполнительных функциях, таких как планирование, прогнозирование, внимание и интеграция информации из поведения и речи других людей для подсказок относительно того, о чем они могут думать.
Проверка гипотезы
"Социальное взаимодействие может быть самым сложным делом, которое может сделать млекопитающее," Деиссерот сказал. "Это чрезвычайно сложное явление, требующее 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, нейронов парвальбумина, 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," Деиссерот сказал. "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."