科学家在老鼠把特定的大脑电路社交能力

社会行为在孤独症谱系障碍的小鼠模型规范化调查员触发特定的信号物质的释放,5 -羟色胺,在一个单一的一部分动物的大脑,根据从斯坦福大学医学院的一项研究。

"这个点之前可以理解大脑机制,导致无法从社会互动获得快感,”Robert Malenka说,医学博士,博士,教授,精神病学和行为科学的副主席。

社交能力和社会赤字是大脑机制知之甚少,复杂试图找到有效治疗自闭症谱系障碍,精神分裂症和其他神经精神障碍标志至少部分由社会退缩。在这项研究中,实验操作引发的广泛区域的5 -羟色胺的释放老鼠大脑被称为伏隔核。Malenka说药物激活特定的5 -羟色胺受体亚型在这个地区可能是治疗在改善社会缺陷的神经精神障碍。

南希的朋友普利兹克在精神病学和行为科学教授Malenka是这项研究的资深作者,它的发现将8月8日在网上发表自然。第一作者是博士后学者杰西卡·沃尔什博士。

有称为选择性5 -羟色胺再摄取抑制剂的药物,或ssri类药物,提高整体大脑中的血清素水平。但这些广泛使用的抗抑郁药需要数周有治疗效果,有时不工作,最终全部停止工作。他们没有显示在对抗效力自闭症谱系障碍社会的财政赤字。

“打开水龙头最大流量”

“ssri类药物增加血清素水平相当于适度漏水的水龙头,“Malenka说。“我们所做的一系列实验的老鼠更像是打开水龙头最大流量。”The researchers also tested the effects on mice's sociability of suddenly shutting off the faucet completely.

伏隔核、中脑结构中发现的所有哺乳动物一样,是一个关键的中心大脑的反馈回路,它是一个集合的大脑区域网络活动让我们感觉良好的事我们已经做了或正在做的事情。这反过来又指导我们做更多的事情。

“进化对于survival-eating确保了某些行为重要,找到一个伴侣,生殖、成功逃离捕食者或captivity-feel很棒,”Malenka说。

在大多数哺乳动物,在社会互动反馈回路。“和你的朋友是有意义的生存从进化的角度来看,“Malenka说。“你更有可能找到一个伴侣,被攻击的可能性较小。”But people with autism spectrum disorder don't interact easily with others. They don't appear to experience the same rewarding sensation that people without these illnesses do.

在新的研究中,科学家们做了个实验,发现血清素释放的相关性在伏隔核在老鼠的社交活动。

“老鼠不是小人类,”Malenka说。“我们不能问他们如何感觉自己的社交生活。但是他们提供洞察人类的大脑。他们可以非常有用的研究相对原始的管理机制的社会行为。例如,如果让一只老鼠想花更多的时间与它的伙伴,这东西可能是有趣的老鼠。”

控制细胞信号与光

科学家们基因编码光敏蛋白质插入套老鼠大脑的神经细胞。科学家们现在可以刺激这些神经细胞火的冲动,或抑制他们解雇,激光通过光纤植入动物的大脑。

首先,Malenka和他的同事们对光线敏感的神经细胞在另一个大脑区域称为中缝背。这个结构,大脑血清素的主要来源,将神经预测发送给许多大脑区域,包括伏隔核。然后科学家们放老鼠的情况下,他们可以选择社交。神经细胞激活中缝背了老鼠更善交际。

接下来,一些老鼠神经细胞生物工程,因此只有serotonin-secreting中缝背到伏隔核是光响应。科学家们激光集中在伏隔核,导致就serotonin-secreting神经细胞释放物质和诱导提高社交能力。这个实验步骤排除其他类型的神经细胞的参与从中缝背道。

但激活电路没有老鼠更倾向于移动或探索无生命的物体,或增加他们对食物的兴趣。5 -羟色胺在伏隔核似乎只加强动物的社会行为,Malenka说,使潜在的药物,模仿或增强本地版本不太可能产生不必要的行为,如吸毒、暴饮暴食和过度赌博。

抑制而不是在伏隔核激活血清素释放显著降低小鼠通常友好的社交能力。这表明,血清素释放在伏隔核中扮演一个重要的角色在老鼠的正常的社会行为。

探索可能的错误serotonin-release电路之间的连接在伏隔核和神经精神社会赤字,科学家们把注意力集中在一个特定版本的超过10个不同的血清素受体的亚型。这个版本,称为5 ht-1b,伏隔核是一个主要的亚型。药物针对5 ht-1b可能产生更少的副作用比药物更一般的serotonin-circuitry效果。

Malenka集团下变成了孤独症的小鼠模型。科学家们删除一个特定的块染色体的遗传物质在这些老鼠有效地模拟一个相同的人类基因缺失,约占1%的自闭症谱系障碍的临床诊断病例。在老鼠身上,删除这个DNA在大脑神经细胞或只在serotonin-secreting神经细胞从老鼠的社会缺陷产生的中缝背,像一些与人类相对应的基因有关。

研究人员发现,这种突变显著削弱serotonin-secreting神经细胞活动起源于中缝背,在某种程度上让人想起serotonin-secreting神经细胞引起的直接抑制作用社会缺陷在正常小鼠。通过使用光直接力神经细胞的释放5 -羟色胺在伏隔核,研究人员可以恢复正常的社会行为在自闭症的小鼠模型。他们也能够恢复正常的社交能力通过直接注入药物目标和5 ht-1b受体的激活核,结果表明类似的药物治疗可能是有益的社会行为赤字。

Malenka表示惊讶的一致性和强度研究的结果。“他们不可能出来更好如果我让他们,”他说。“通常你看到一些variability-some老鼠有一个不愉快的一天,其他人有头发好的一天。这一次,我们得到了类似的结果在几乎每一个动物我们测试了。”

Malenka副主任是斯坦福大学神经科学研究所和斯坦福Bio-X的一员。

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