Мыши-мутанты предоставляют ученым новую нейробиологическую основу для понимания изменений мозга, наблюдаемых у отвлекаемых людей, которые несут общий вариант гена, частота которого связана с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Ученые продемонстрировали, что мыши, экспрессирующие этот вариант, приобретают невнимательный фенотип, аналогичный наблюдаемому у людей.

В исследовании, проведенном учеными из Мичиганского университета в сотрудничестве с Атлантическим университетом Флориды, Университетом Темпл и Национальным институтом глухоты и других коммуникативных расстройств Национального института здравоохранения, использовались генетически модифицированные мыши для изучения нервных и поведенческих эффектов вариант переносчика холина (CHT). Предыдущая работа группы показала, что этот вариант связан с повышенной отвлекаемостью у людей, хотя было неясно, был ли этот вариант сам по себе причиной невнимательности.

В новом исследовании исследователи внесли единственное изменение в ген, кодирующий нейрональный ТГТ, а затем искали физиологические изменения в мозге, сосредоточив внимание на их способности поддерживать выработку и высвобождение мощного химического вещества мозга ацетилхолина , который синтезируется из холина.

У людей нарушение передачи сигналов ацетилхолина ухудшает способность фильтровать отвлекающие факторы и выполнять задачи, требующие концентрации внимания. Полная потеря функции ЦГТ у мышей и людей приводит к ранней смерти из-за роли, которую играет ацетилхолин в сокращении мышц, особенно мышц, контролирующих дыхание. Меньшее снижение активности CHT обеспечивает нормальный рост и движение, но мыши с такими изменениями проявляют преждевременную усталость, когда их заставляют бегать на беговой дорожке. Работа нового исследования показывает, что мыши также проявляют признаки умственной усталости.

Результаты исследования, опубликованные в The Journal of Neuroscience, показывают, что вариант гена CHT, известный как Val89, снижает скорость поглощения холина и способность поддерживать выработку ацетилхолина в условиях, требующих внимания, эффекты, которые приводят к снижению когнитивных функций у мышей. сталкиваются с проблемами внимания. Данные исследований на мышах предоставляют прямые доказательства того, что Val89 вызывает повышенную уязвимость к отвлечению и обеспечивает механистическую основу для сниженной активации лобной коры, наблюдаемой у людей, экспрессирующих Val89.

«Наши исследования на мышах, наряду с предыдущими исследованиями поведения и изображений мозга, показывают, что одной копии варианта достаточно, чтобы изменить доступность ацетилхолина и его результирующие когнитивные эффекты», — сказал Рэнди Д. Блейкли, доктор философии, соавтор. исполнительный директор Института мозга Стайлза-Николсона FAU и профессор Медицинского колледжа FAU Schmidt. «Наблюдение эффектов от одной копии Val89 предполагает, что транспорт холина может быть опосредован парой белков CHT, так что одна плохо функционирующая копия может влиять на нормальную функцию другой, что приводит к более сильным эффектам, чем ожидалось, от простой компрометации одной копии.»

Об этом открытии сообщалось ранее у людей с нервно-мышечным расстройством, вызывающим мутации CHT, но, по-видимому, это также относится к функции мозга.

«Мышам Val89 не хватает когнитивной гибкости в ответ на нагрузку на внимание», — говорит Эрин Донован, ведущий автор и аспирант факультета психологии Мичиганского университета. «Наши результаты на этой мышиной модели предполагают возможность более полного исследования эффектов мутации CHT Val89 в головном мозге, а также разработки терапевтических стратегий для тех, у кого нарушена передача сигналов ацетилхолина».

По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США, оценочное число детей, когда-либо диагностированных с СДВГ, согласно опросу родителей 2016 года, составляет 6,1 миллиона. Это же исследование показывает, что у 6 из 10 детей с СДВГ было хотя бы одно психическое, эмоциональное или поведенческое расстройство, а 62 процента принимали лекарства от СДВГ. Хотя СДВГ чаще всего встречается у детей, его также можно диагностировать и во взрослом возрасте.

«Мы считаем, что мышь CHT Val89 может быть ценной моделью для изучения наследственного риска когнитивных расстройств, возникающих в результате холинергической дисфункции», — сказал Блейкли. «Теперь мы можем получить гораздо больше информации о воздействии на мозг варианта Val89 способами, которые невозможно сделать у людей, и, возможно, привести к новым способам лечения нарушений, связанных с передачей сигналов ацетилхолина в мозге, которые появляются в детстве, такие как СДВГ или во время старения. , как при болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера».

В дополнение к новому пониманию потенциального фактора риска психических и неврологических расстройств, Мартин Сартер, доктор философии, профессор психологии и неврологии в Мичиганском университете и автор исследования, говорит, что их результаты объясняют, почему здоровые люди выражающие этот генетический вариант, демонстрируют устойчивые уязвимости к вниманию.

«Поскольку этот генетический вариант довольно распространен и встречается примерно у 9-10 процентов людей, теперь мы точно понимаем, как этот вариант влияет на механизмы мозга, необходимые для концентрации внимания», — сказал Сартер.