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新闻 自闭症研究的最新进展。
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药物帮助患有自闭症基因突变的老鼠识别其他基因

通过/ 2020年12月21日
蛋白质在大脑
离子流动:一种将钾离子从神经细胞中运送出来的蛋白质(红色)在大脑记忆中枢的一小部分与社会行为有关。

由马卡拉·多纳根提供

来听这个故事:

一种已在临床试验中用于治疗抑郁症的药物恢复社会记忆在22q11.2缺失综合征的小鼠模型中,根据一项新的研究。专家们说,这些发现暗示,这种药物可能还有助于治疗自闭症等患者的社会认知障碍。

少了一份染色体区域称为22q11.2有心脏异常,面部特征明显,患精神分裂症和其他精神疾病的风险增加。关于16%患有自闭症.患有这种综合症的人也有比海马体,该结构的功能是大脑记忆中心

这些发现扩展了研究人员对海马体在社会行为中的作用的了解,表明当动物遇到它从未遇到过的个体时,海马体中一个被称为CA2的小区域会活跃起来。

该研究的一个优势在于,它描述了大脑回路的基本生物学原理,展示了在小鼠模型中该回路是如何被破坏的,并确定了逆转这些破坏的治疗靶点,说安东尼LaMantia维吉尼亚理工学院(Virginia Polytechnic Institute)和布莱克斯堡州立大学(State University in Blacksburg)发育障碍和遗传学教授,他没有参与这项研究。“从汤到坚果,这是最好的论文之一。”

电路测试

以前的研究表明CA2对社会记忆至关重要吗即识别和记住他人的能力。“但是我们真的没有很好的处理CA2提供给大脑其他部分的信息类型,”研究负责人说Siegelbaum史蒂文他是哥伦比亚大学神经科学和药理学教授。

Siegelbaum的团队记录了6只野生型小鼠CA2神经元的电活动,以及3只动物相邻CA1区域的神经元活动。

研究小组发现,当老鼠探索笼子或放置在笼子里的物体时,CA2中的大多数细胞很少活动。但当另一只老鼠出现时,这些细胞变得更加活跃。当老鼠是陌生人时,有些细胞甚至更活跃。研究结果发表在10月自然神经科学

“为了记住一个人,你首先必须识别你是否认识他们,我们认为CA2最初提供了这种新奇的信号,”Siegelbaum说。

该团队将有关CA1和CA2神经元活动的信息输入机器学习算法。基于CA2活动,该算法可以解码一只老鼠何时与另一只老鼠互动,以及那只老鼠是否是陌生人。基于大脑CA1区域的活动,该算法可以识别出老鼠在笼子里的位置。CA1是一个以绘制“心理地图”而闻名的区域。

该算法是一种聪明的方法,说恩里科Cherubini他是意大利里雅斯特国际高级研究学院(International School for Advanced Studies)的神经科学教授,没有参与这项研究。老鼠在社会交往中会移动,所以很难区分与位置相关的神经活动和与社会行为相关的神经活动。

因为老鼠靠视觉导航,主要靠嗅觉来识别彼此,而人类这两种功能都依赖视觉,“这确实提出了一个问题,你是否真的可以进行比较,”拉曼提亚说。

西格尔鲍姆说,海马体被认为能够整合多种感官信息来源。

记忆恢复

研究人员还记录了5只22q11.2小鼠的CA2神经元活动。这些老鼠是已知的社会记忆缺陷,尽管它们和野生型老鼠一样对社交感兴趣。模型小鼠还显示出CA2中某种神经元的缺失,精神分裂症患者死后的大脑也是如此。

研究人员发现,无论22q11.2小鼠在做什么,它们体内的CA2神经元都不如对照组的活跃。当老鼠与其他老鼠互动时,这些细胞不会变得那么活跃,而且当周围有新老鼠时,它们也不会表现出明显的活跃度增加。

相反,这些细胞的活动倾向于反映老鼠在笼子里的位置——类似于CA1神经元的典型行为。“功能的增加令人惊讶,”Siegelbaum说。

研究人员有证据表明,在22q11.2小鼠中,CA2神经元异常迟缓的放电可能是由于TREK-1的过度活跃,这是一种帮助钾离子流出细胞的蛋白质。(过多的钾离子外流会抑制神经元的放电。)

所以他们给老鼠注射了spadin,一种阻断TREK-1活性的药物。治疗使CA2神经元的活性正常化。它还能让老鼠记住它们以前见过的其他老鼠。

研究人员还使用了一种基因技术来抑制CA2区域中TREK-1的活性。这种方法也可以纠正22q11.2小鼠的社会记忆问题。

Siegelbaum计划进行类似的研究,以研究其他与自闭症相关的基因改变的老鼠模型的CA2功能,比如那些影响SHANK3CNTNAP2