Ученые из Гарвардского университета и Института нейробиологии Макса-Планка в Мартинсриде теперь описывают последовательные изменения в интегративной обработке островной коры в моделях мышей с аутизмом различной этиологии. В частности, тонкий баланс между возбуждением и торможением в мозгу аутистов был нарушен, но его можно было скорректировать фармакологически. Результаты могут помочь в разработке новых диагностических и терапевтических стратегий.
Аутизм — это нарушение психического развития, характеризующееся нарушением социального взаимодействия, вербального и невербального общения, а также ограниченным и повторяющимся поведением. Диагноз основывается исключительно на поведенческом анализе, поскольку биологические маркеры и неврологические основы остаются неизвестными. Это чрезвычайно затрудняет разработку новых терапевтических стратегий.
Поскольку клеточная основа расстройств аутистического спектра не может быть изучена у людей, ученые разработали ряд моделей этого заболевания на мышах.
Как и люди, мыши являются социальными животными и общаются посредством видовых вокализаций. Мышиные модели обладают всеми диагностическими критериями аутизма, такими как повторяющееся, стереотипное поведение и дефицит социальных взаимодействий и общения.
Надин Гоголла и ее коллеги из лаборатории Такао Хенша в Гарвардском университете в настоящее время искали общие изменения нервной цепи в мышиных моделях аутизма. Они сосредоточились на островной коре головного мозга, структуре мозга, которая способствует социальным, эмоциональным и когнитивным функциям. «Мы хотели знать, можем ли мы обнаружить различия в том, как островная кора обрабатывает информацию у здоровых мышей или мышей, похожих на аутизм», — говорит Надин Гоголла, недавно назначенная руководителем исследовательской группы в Институте нейробиологии Макса Планка.
Как теперь сообщают исследователи, кора островка здоровых мышей интегрирует стимулы от разных сенсорных модальностей и сильнее реагирует, когда два разных стимула предъявляются одновременно (e.грамм. звук и прикосновение). «Нам легче распознать розу, когда мы ее нюхаем и видим, а не когда просто видим или нюхаем ее», — говорит Надин Гоголла. Эта способность комбинировать сенсорные стимулы неизменно затрагивалась во всех моделях аутизма, на которые смотрели исследователи.
Интересно, что часто одно только чувство вызывало такой сильный отклик, что добавление второй модальности не добавляло дополнительной информации. Это очень напоминает сенсорную гиперреактивность, которую испытывают многие аутичные пациенты. Ученый также обнаружил, что кора островка у взрослых мышей с моделью аутизма напоминала паттерны активации, наблюдаемые у очень молодых контрольных мышей. «Казалось, что островная кора головного мозга моделей аутизма не созрела должным образом после рождения», — говорит Гоголла.
Для правильного функционирования мозга возбуждение и торможение должны быть в равновесии. В уже идентифицированной части островной коры ученые обнаружили, что это равновесие было нарушено.
В одной из моделей мышей тормозные контакты между нервными клетками были сильно уменьшены.
Чтобы проверить влияние этого снижения на сенсорную обработку, исследователи дали мышам препарат диазепам, который также известен под торговым названием валиум, для усиления ингибиторной передачи в головном мозге.
Действительно, это лечение временно восстановило способность коры островка объединять стимулы различных сенсорных модальностей. Баланс между возбуждением и торможением в мозгу устанавливается после рождения. Таким образом, ученые лечили молодых животных диазепамом в течение нескольких дней. Это лечение было эффективным в восстановлении способности коры островка к сенсорной интеграции навсегда, даже у взрослых мышей, которые не получали никакого дальнейшего лечения.
Интересно, что стереотипный уход за животными также был значительно снижен.
Все исследованные модели аутизма показали изменения в тормозных молекулах. Однако переделки были очень разнообразными. В то время как в некоторых моделях некоторые молекулы были восстановлены, в другой модели все было наоборот.
Эти результаты предполагают, что нарушение равновесия между возбуждением и торможением может быть важным фактором невропатологии аутизма. Однако будущие методы лечения необходимо будет тщательно адаптировать к каждой конкретной подгруппе аутизма.
Например, искусственное усиление торможения с помощью лекарства, такого как диазепам, у здоровых мышей может нарушить хрупкое равновесие и вызвать изменения в коре островка, аналогичные тем, которые наблюдаются в моделях аутизма. Может ли быть полезной терапевтическая стратегия, направленная на поддержание равновесия мозга между возбуждением и торможением, и если да, то как проверить состояние баланса возбуждения / торможения у людей и как применять индивидуально адаптированные методы лечения, необходимо будет установить в ходе дальнейших исследований. и доклинические испытания.