Исследователи приступили к новаторскому исследованию, чтобы выяснить, как гены, связанные с расстройствами аутистического спектра (РАС), объединяются, воздействуя на нейроны головного мозга, что в частности приводит к повышенной звуковой чувствительности. Это исследование направлено на выявление общих механизмов нейронных цепей, которые могут лежать в основе различных генетических путей, способствующих развитию РАС, с упором на слуховую гиперчувствительность — состояние, которое существенно влияет на жизнь людей.
Исследуя роль парвальбумин-положительных (PV+) интернейронов и используя инновационные методы, такие как оптогенетика и электрофизиология in vivo, на моделях крыс, команда ученых надеется проложить путь к новым методам лечения и диагностическим инструментам сенсорной гиперчувствительности при РАС.
Расстройства аутистического спектра являются генетически сложными, и в их развитии участвуют сотни генов. В результате некоторые могут прийти к выводу, что аутизм — это совокупность разрозненных расстройств со схожими симптомами.
Однако подобно тому, как дороги сходятся по мере приближения к пункту назначения, на определенном уровне функционирования мозга могут возникать узкие места: точки, в которых разные гены приводят к одним и тем же эффектам в мозге и в конечном итоге приводят к схожим симптомам.
«У вас есть действительно большое созвездие клинических симптомов — фенотипов — с одной стороны, и множество генов, взаимодействующих с другой», — комментирует исследователь Бенджамин Ауэрбах (Benjamin Auerbach).
«Вопрос в том, как нам добраться из точки А в точку Б? В частности, сколько различных маршрутов можно выбрать?»
В предыдущем исследовании Ауэрбах обнаружил, что две наиболее распространенные генетические мутации, связанные с РАС, имеют противоположные эффекты на клеточном уровне, несмотря на схожие симптомы.
Ауэрбах с соавторами сосредоточатся на слуховой системе, поскольку сенсорная гиперчувствительность часто встречается при РАС и может сильно влиять на качество жизни людей. Тот, кто испытывает слуховую гиперчувствительность, испытывает трудности с обработкой звуковой информации. Это особенно актуально в таких местах, как торговые центры, школы или общественный транспорт, которые часто загружены, шумны и требуют от людей фильтровать избыток шума и других сенсорных сигналов.
Слуховая гиперчувствительность описывается как физически болезненная, ухудшающая способность людей концентрироваться и может затруднить взаимодействие с окружающей средой и другими людьми.
Группы нейронов соединяются и общаются друг с другом, передавая сигналы через синапсы, которые могут быть возбуждающими или тормозящими. Возбуждающие синапсы усиливают сигналы, а тормозные – ослабляют их.
Как правило, существует точный баланс между количеством возбуждающих и тормозных синапсов внутри нейронной цепи, и наличие дисбаланса может привести к гипервозбудимости, что в случае слуховых цепей может привести к чрезмерному усилению звуковой информации. Этот проект проверит, приводят ли две наиболее распространенные мутации генов, связанные с РАС, к такому виду дисбаланса.
Проект будет сосредоточен на нарушении регуляции определенного типа тормозных интернейронов, парвальбумин-положительных или PV+, интернейронов, как потенциально общего механизма. PV+-интернейроны являются мощными регуляторами чувствительности и активности возбуждающих нейронов. Когда их функция не контролируется должным образом, люди могут быть более чувствительны к звукам, воспринимаемым другими при нормальной громкости.
Исследователи будут использовать модели крыс, чтобы изучить, как мозг реагирует на звуковые раздражители и как это может измениться при различных мутациях генов, связанных с РАС. Команда будет использовать электрофизиологию in vivo для регистрации электрической активности популяций слуховых нейронов на этих моделях крыс. Эта деятельность может быть связана с изменениями поведения в ответ на такой стимул, как воспроизведение звуков.
Нейроны в определенной области мозга можно настроить так, чтобы они активировались в присутствии синего света. Например, исследователи могут нацеливаться на нейроны PV+ и активировать их, чтобы проверить, облегчает ли это симптомы слуховой гиперчувствительности у крыс.
Если будет показано, что активация нейронов PV+ снижает слуховую перегрузку, исследователи надеются использовать эту информацию для разработки методов лечения. Например, команда стремится показать, что миноциклин, препарат, который манипулирует интернейронами PV+, может быть потенциальным средством лечения сенсорной гиперчувствительности.
Методы и результаты этого исследования также могут помочь в выявлении и диагностике сенсорных проблем. Методы, используемые для оценки реакции крыс на звук, могут стать основой для инструментов количественного измерения сенсорной гиперчувствительности у людей для использования в клинических испытаниях.
Кроме того, это исследование направлено на идентификацию биомаркера сенсорной гиперчувствительности — в данном случае сигнала мозга, который можно измерить с помощью ЭЭГ, — который можно использовать в качестве инструмента клинического скрининга. Многие прошлые исследования, которые определили потенциальные методы лечения сенсорной перегрузки с использованием моделей на животных, не принесли хороших результатов на людях, и обнаружение такого биомаркера может помочь в этом.
«Одной из причин этого является отсутствие поведенческих и электрофизиологических биомаркеров, которые могут очень легко передаваться между животными и людьми», — заключает Ауэрбах. «Сенсорные системы могут стать действительно хорошим инструментом для создания такого моста».
