Хотя психические расстройства могут быть связаны с определенными генами, области мозга и механизмы, лежащие в основе конкретных расстройств, недостаточно изучены. Мутации или делеции гена SHANK3 тесно связаны с расстройством аутистического спектра (РАС) и связанным с ним редким заболеванием, называемым синдромом Фелана-МакДермида. Мыши с мутациями SHANK3 также демонстрируют некоторые черты, связанные с аутизмом, в том числе избегание социальных взаимодействий, но области мозга, ответственные за такое поведение, не были идентифицированы.
Новое исследование нейробиологов из Массачусетского технологического института и их коллег из Китая дает ключ к разгадке нервных цепей, лежащих в основе социальных дефицитов, связанных с РАС. В статье, опубликованной в Nature Neuroscience, обнаружено, что структурные и функциональные нарушения в передней поясной коре головного мозга (ACC) мутантных мышей SHANK3 связаны с измененными социальными взаимодействиями.
"Нейробиологические механизмы социального дефицита очень сложны и затрагивают многие области мозга, даже в модели мышей," объясняет Гопин Фэн, Джеймс В. и Патрисия Т. Пойтрас профессор Массачусетского технологического института и один из ведущих авторов исследования. "Эти результаты добавляют еще одну часть головоломки к картированию нейронных цепей, ответственных за этот социальный дефицит в моделях РАС."
Статья Nature Neuroscience является результатом сотрудничества между Феном, который также является исследователем в Институте Макговерна Массачусетского технологического института, и старшим научным сотрудником Центра психиатрических исследований Стэнли Института Броуда, а также Вэньдин Ван и Шэнси Ву из Четвертого военно-медицинского университета Си. ‘ан, Китай.
Ряд областей мозга был вовлечен в социальные взаимодействия, включая префронтальную кору (ПФК) и ее проекции на области мозга, включая прилежащее ядро и габенулу, но эти исследования не смогли окончательно связать ПФК с измененными социальными взаимодействиями, наблюдаемыми у мышей с нокаутом SHANK3.
В новом исследовании авторы вместо этого сосредоточились на ACC, области мозга, известной своей ролью в социальных функциях у людей и животных. Также известно, что ACC играет роль в фундаментальных когнитивных процессах, включая расчет рентабельности, мотивацию и принятие решений.
У мышей, лишенных SHANK3, исследователи обнаружили структурные и функциональные нарушения в синапсах или связях между возбуждающими нейронами в ACC. Далее исследователи показали, что потери SHANK3 в возбуждающих нейронах ACC было достаточно, чтобы нарушить связь между этими нейронами, и это привело к необычно снижению активности этих нейронов во время поведенческих задач, отражающих социальное взаимодействие.
Включив эти нейроны ACC в социальные предпочтения и взаимодействия у мышей с нокаутом SHANK3, авторы затем проверили, может ли активация этих нейронов спасти такое поведение. Используя оптогенетику и специальные препараты, исследователи активировали нейроны ACC и обнаружили улучшение социального поведения у мутантных мышей SHANK3.
"Затем мы планируем исследовать области мозга ниже ACC, которые модулируют социальное поведение у нормальных мышей, и модели аутизма," объясняет Вентинг Ван, соавтор исследования. "Это поможет нам лучше понять нейронные механизмы социального поведения, а также социальные дефициты при нарушениях нервного развития."
В предыдущих клинических исследованиях сообщалось, что анатомические структуры в ACC были изменены и / или дисфункциональны у людей с РАС, что является первоначальным признаком того, что результаты, полученные на мышах SHANK3, также могут быть верными для этих людей.