Menschen mit Autismus zeigen oft eine geringere Häufigkeit der sozialen Interaktionen und eine erhöhte Neigung zu wiederholenden einsamen Verhaltensweisen an . Autismus auch Dysfunktion der Amygdala , einer Hirnstruktur in Verarbeitungs Emotionen beteiligt verbunden. Jetzt Caltech -Forscher haben antagonistische Neuronenpopulationen in der Maus Amygdala , die steuern, ob das Tier in sozialen Verhaltensweisen oder asozial wiederholende Selbstpflegeengagiert entdeckt. Diese Entdeckung kann Auswirkungen für das Verständnis der neuronalen Schaltkreis Funktionsstörungen , die Autismus bei Menschen zugrunde liegen.
Diese Entdeckung , die wie eine ist " Wippe Kreis , " wurde von Postdoc-Stipendiat Weizhe Hong im Labor von David J. Anderson, der Seymour Benzer Professor für Biologie an Caltech und Ermittler mit dem Howard Hughes Medical Institute geführt. Die Arbeit wurde online in der Zeitschrift Cell veröffentlicht .
"Wir wissen, dass es eine Hierarchie von Verhaltensweisen und sie miteinander , weil das Tier kann sowohl soziale und asoziale Verhaltensweisen zur gleichen Zeit nicht zeigen zu interagieren. In dieser Studie , um herauszufinden, wie das Gehirn , dass wir wollten " Anderson sagt .
Anderson und seine Kollegen entdeckten zwei vermischten aber unterschiedliche Populationen von Neuronen in der Amygdala , ein Teil des Gehirns , die in der angeborenen sozialen Verhaltensweisen beteiligt ist. Eine Bevölkerung fördert soziale Verhaltensweisen wie Paarung , kämpfen, oder soziale Fellpflege , während die andere Bevölkerung steuert wiederholende Selbstpflege- ein asoziales Verhalten .
Interessanterweise sind diese beiden Populationen nach der grundlegendsten Unterteilung der Neuronentypenim Gehirn unterschieden : die " soziale Neuronen " sind inhibitorischen Neuronen (die den Neurotransmitter GABA oder Gamma-Aminobuttersäure zu lösen ), während die "Selbst- Pflege Neuronen " sind exzitatorischen Neuronen (die den Neurotransmitter Glutamat , eine Aminosäure freizusetzen ) .
Um die Beziehung zwischen diesen beiden Zelltypen und die damit verbundenen Verhaltensweisen zu untersuchen, verwendeten die Forscher eine Technik namens Optogenetik . In Optogenetik , werden Nervenzellen genetisch so verändert, dass sie lichtempfindliche Proteine aus Mikroorganismen zum Ausdruck bringen. Dann werden durch ein Licht auf diesen modifizierten Neuronen über einen winzigen Lichtwellenleiterkabel in das Gehirn eingeführt wird, können die Forscher die Aktivität der Zellen, sowie deren zugehörige Verhalten steuern.
Mit Hilfe dieses optogenetische Ansatz war Andersons Team in der Lage, selektiv auf die Neuronen mit sozialen Verhaltensweisen und solche mit asozialen Verhaltensweisen verbunden zugewiesen ist .
Mit den Sozial Neuronen , das Verhalten, das ausgelöst wurde hing von der Intensität des Lichtsignals . Das heißt, wenn Licht hoher Intensität verwendet wurde , wurde das Mäuse aggressive in Gegenwart eines Eindringlings -Maus. Bei niedriger Lichtintensität verwendet, die Mäuse nicht mehr angegriffen , obwohl sie immer noch sozial mit dem Eindringling engagiert - sei es die Einleitung Paarungsverhalten oder der Versuch, in soziale Fellpflege engagieren.
Wenn die Neuronen mit asoziales Verhalten verbunden waren eingeschaltet , begann die Maus selbst Pflege Verhaltensweisen wie Pfote lecken und Gesicht Pflege während alle Eindringlinge völlig ignorieren . Die Selbstputzverhaltenwar wiederholende und dauerte Minuten , selbst nachdem das Licht ausgeschaltet wurde.
Die Forscher konnten auch mit den lichtaktivierten Nervenzellen , um die Mäuse der Ausübung einer bestimmten Verhalten zu stoppen. Zum Beispiel, wenn ein einsamer Maus begann spontan selbst Pflege , konnten die Forscher dieses Verhalten durch die optogenetische Aktivierung der sozialen Nervenzellen zu stoppen. Sobald das Licht ausgeschaltet wurde und die Aktivierung angehalten wird, würde sich die Maus an ihrer Selbstputzverhaltenzurückzukehren.
Überraschenderweise sind diese beiden Gruppen von Neuronen anscheinend mit dem jeweils anderen Funktion beeinträchtigen : die Aktivierung der sozialen Neuronen hemmt Selbstputzverhalten, während die Aktivierung von Selbst Grooming Neuronen hemmt Sozialverhalten. So sind diese beiden Gruppen von Neuronen scheinen wie eine Wippe , eine, ob Mäuse mit anderen zu interagieren oder statt auf sich selbst zu konzentrieren steuert funktionieren . Es war völlig unerwartet, daß die beiden Gruppen von Neuronen konnten , ob sie exzitatorisch oder inhibitorisch waren unterscheiden. " Wenn es jemals ein Experiment , dass" die Natur schnitzt an seinen Gelenken '", sagt Anderson, " das ist es. "
Diese Wippe Kreis , Anderson und seine Kollegen sagen , kann eine gewisse Relevanz für menschliche Verhaltensstörungen wie Autismus .
" In Autismus", sagt Anderson , " gibt es einen Rückgang in sozialen Interaktionen , und es gibt oft eine Erhöhung der sich wiederholenden , manchmal asozial oder selbstorientiert , Verhaltensweisen " - ein Phänomen, das als perseveration bekannt. "Hier, indem sie eine bestimmte Gruppe von Neuronen , die wir sowohl hemmen soziale Interaktionen und die Förderung dieser kehr , anhaltende Verhaltensweisen. "
Studien aus anderen Laboratorien haben gezeigt, dass Störungen in Genen in Verbindung gebracht Autismus zeigen eine ähnliche Abnahme der sozialen Interaktion und der Erhöhung der sich wiederholenden Selbstpflegeverhaltenbei Mäusen , sagt Anderson. , Die aktuelle Studie hilft jedoch , eine benötigte Verbindung zwischen Gen-Aktivität , Aktivität des Gehirns und Sozialverhalten zu bieten ", und wenn Sie nicht über die Schaltung zu verstehen, werden Sie nie zu verstehen, wie die Gen-Mutation beeinflusst das Verhalten . " Für die Zukunft , sagt er, so ein umfassendes Verständnis für die Entwicklung zukünftiger Therapien notwendig.
Aber konnte dieses Konzept jemals tatsächlich verwendet werden, um eine menschliche Verhalten zu ändern ?
"All das ist sehr weit weg, aber wenn Sie die richtige Population von Neuronen gefunden , könnte es möglich sein, die genetische Komponente eines Verhaltensstörungen wie Autismus zu überschreiben, indem Sie ganz einfach die Aktivität der Schaltkreise - Kippen der Balance der see -saw in die andere Richtung ", sagt er .