События О результатах опытов, которые американские ученые проводили над генетически измененными мышами, сообщил в одной из своих статей 1 апреля 2010 г. журнал Nature.
"Впервые у нас появилась экспериментальная модель животного, доказывающая, что некая генетическая мутация влияет на работу головного мозга на уровне единичных нейронов. Это приводит к нарушениям памяти и расстройству способности к обучению. В свою очередь, это именно те симптомы, которые сопутствуют протеканию такого психического заболевания, как шизофрения", - рассказывает Томас Р. Инсел, доктор медицины, руководитель Научного Центра Психического Здоровья (НЦПЗ), являющегося одним из подразделений Национальных Институтов Здравоохранения (НИЗ) США. "Эти новые научные разработки, в конечном итоге, помогут разобраться в анатомических связях, лежащих в основе вышеупомянутых процессов, и распознать гены, участвующие в этих процессах".
"Полученные данные позволяют четко определить определенный участок коры головного мозга, подверженный данной мутации и механизмы, которые приводят к умственному и физическому отставанию в развитии", - отметил доктор наук и философии Джошуа Гордон, ведущий специалист исследований.
Ученые еще более ста лет назад подозревали наличие подобных мозговых нарушений у больных шизофренией. И только сейчас НИЗ проявил инициативу, занявшись вплотную исследованиями функциональной схемы головного мозга (или коннектома) на предмет выявления механизмов функционирования этой мутации. Хотя считается, что в 70 процентов случаев данное заболевание является наследственным, проследить его генетическую подоплеку невероятно сложно, за исключением некоторых редких случаев, вызванных мутацией, о которой и идет речь.
Более ранние исследования, проводимые на больных шизофренией методами нейровизуализации, позволяющими визуализировать структуру, функции и биохимические характеристики мозга, обнаружили аномальные взаимодействия между предлобной частью коры головного мозга, ответственной за исполнение действий, и гиппокампом, мыслительным центром, участвующим в механизмах формирования эмоций и консолидации памяти, то есть перехода кратковременной памяти в долговременную. Обнаруженные аномалии указывали на ослабление рабочей памяти головного мозга.
Также было известно, что мутация в предполагаемой области на 22-ой хромосоме, которая получила название "мутация 22q11.2", в 30 раз повышает риск заболевания шизофренией, и может грозить другими серьезными расстройствами. Данная мутация, приводящая к утере крошечного участка ДНК, называется микродецелией и является достаточно редким явлением. Однако, она довольно часто фигурирует в научных изысканиях по генетике, так как является неоспоримым фактором риска, способным спровоцировать шизофрению и ряд других серьезных психических заболеваний.
До недавних дней ученым не удавалось доказать, что эта мутация является причиной нарушения взаимосвязей между мозговыми центрами и вызывает недостаток рабочей памяти мозга.
Чтобы изучить, как эта мутация влияет на схему работы головного мозга, доктор наук Джозеф Гогос, профессор Мария Карайоргоу и их коллеги из Колумбийского университета провели исследования на лабораторных мышах, у которых отсутствовал участок хромосомы, аналогичный "дефектной" хромосоме у людей, страдающих от шизофрении.
Удивительно, но оказалось, что мыши, так же, как и люди, больные шизофренией, испытывали трудности с решением задач, в которых используется рабочая память, и для выполнения которых требовалось удержать на время в памяти определенную информацию.
Успешное выполнение подобных задач зависит от хорошего взаимодействия в схеме, связывающей предлобную часть коры головного мозга и гиппокамп. Чтобы измерить эту функциональную зависимость, Гордон и его коллеги отслеживали сигналы, поступающие от единичных нейронов, вживленных в две обособленные структуры мозга мыши. Сигналы фиксировались в момент выполнения мышами задачи, связанной с использованием рабочей памяти в так называемом Т-лабиринте, который позволяет исследовать именно этот тип памяти грызунов.
Чтобы заслужить награду, мышь в Т-лабиринте должна была запомнить, повернула ли она налево или направо при предыдущей попытке для того, чтобы в следующий раз повернуть в противоположном направлении.
Синхронизированные сигналы, поступавшие от двух частей мозга, говорили о стабильных функциональных связях между этими двумя частями. В этом случае мыши справлялись с задачей лучше. Более того, если синхронизация с самого начала была стабильной, грызуны быстрее находили решение задачи. По мере улучшения синхронизации мыши показывали лучшие результаты при выполнении заданий.
Как и ожидалось, мыши с мутациями аналогичными мутации на 22 хромосоме человека, выглядели хуже по всем пунктам, показав при этом гораздо более низкий уровень синхронизации и обучения, а, соответственно, более плохое качество выполнения поставленной задачи, чем здоровые подопытные мыши.
"Результаты наших исследований распространяются также и на больных людей, доказывая неоспоримость того, что фактор генетического риска в шизофрении может подорвать функциональные связи между соответствующими двумя частями мозга на уровне единичных нейронов", - объяснил Гордон.
Ученые планируют довести до конца эти исследования, изучив, как мутация влияет на анатомические связи мозга на молекулярном уровне и на работу пораженных генов.
