Учёные раскрыли, как потеря одного гена вызывает тревожность и страх

Исследователи из Института нейронаук Макса Планка во Флориде выявили, как потеря функции гена PTEN, связанного с аутизмом и макроцефалией, нарушает работу мозговых цепей и провоцирует поведенческие изменения. Работа, опубликованная в журнале Frontiers in Cellular Neuroscience, впервые демонстрирует, каким образом утрата PTEN в тормозных нейронах миндалины вызывает повышенное чувство тревоги и страха — симптомы, часто наблюдаемые у людей с расстройствами аутистического спектра (РАС).

Мутации PTEN встречаются примерно у 25% людей с РАС и увеличенным объёмом мозга. Исследования на мышах показали, что при дефиците PTEN наблюдаются схожие поведенческие отклонения: тревожность, повторяющееся поведение и сниженная социальная активность. Однако до сих пор было трудно установить, какие конкретно изменения в нейронных цепях приводят к этим проявлениям.

Чтобы уточнить этот механизм, команда под руководством доктора МкЛин Болтон сосредоточилась на конкретной популяции нейронов — тормозных нейронах, содержащих соматостатин, в латеральной части центральной миндалины (CeL). Именно этот участок мозга регулирует реакции страха и тревоги. Оказалось, что при целенаправленном отключении PTEN в этих нейронах снижается местная тормозная активность примерно на 50%, тогда как возбуждающие сигналы, поступающие из базолатеральной миндалины, наоборот, усиливаются.

«Хотя эта модель не воспроизводит все мутации генома, наблюдаемые у людей, она позволяет понять, как конкретный ген влияет на отдельные цепи мозга», — пояснила доктор Болтон.

Методика, использованная в исследовании, сочетала генетическую модель с оптогенетическим картированием цепей. Это позволило точно оценить, как изменяется сила и характер связей между нейронами при потере PTEN.

Поведенческий анализ показал, что мыши с дефицитом PTEN в соматостатин-содержащих нейронах демонстрировали усиленное обучение страху и тревожность, однако их социальное поведение оставалось нормальным. Это позволяет предположить, что некоторые черты аутизма — в частности тревожность — связаны с локальными нарушениями в работе микросхем миндалины, в то время как другие аспекты, такие как социализация или повторяющееся поведение, обусловлены иными нейронными путями.

«Наша цель — разобраться, как различные микросхемы мозга вносят вклад в разнообразные симптомы при неврологических расстройствах. В перспективе это поможет создать более точечные методы лечения», — отметил соавтор работы доктор Тим Холфорд.

Исследование представляет собой важный шаг к пониманию того, как отдельные гены и нейронные цепи формируют отдельные поведенческие особенности, и открывает путь к разработке терапий, направленных на конкретные симптомы РАС, такие как тревожность и страх.