Исследователи из Медицинского факультета Университета Кейс Вестерн Резерв и их коллеги обнаружили, как две области мозга работают вместе, чтобы поддерживать внимание, и как несоответствие между этими областями может привести к расстройствам дефицита внимания, включая шизофрению, биполярное расстройство и большую депрессию.
Людям с дефицитом внимания сложно сосредоточиться, и они часто демонстрируют компульсивное поведение. Новое исследование предполагает, что эти симптомы могут быть вызваны дисфункцией гена ErbB4, который помогает различным областям мозга общаться. Ген является известным фактором риска психических расстройств и необходим для поддержания нормального уровня нейромедиаторов в головном мозге.
В исследовании, опубликованном в текущем выпуске Neuron, исследователи показали, что мыши, лишенные активности ErbB4 в определенных областях мозга, плохо справляются с заданиями на внимание по времени. Мыши изо всех сил пытались обратить внимание и запомнить визуальные сигналы, связанные с едой. Нейробиологи описывают вид внимания, управляемого мыслями, необходимого для выполнения задач, как "внимание сверху вниз." Внимание сверху вниз ориентировано на цель и связано с концентрацией. Люди, которым не хватает эффективного внимания сверху вниз, подвергаются более высокому риску развития синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Это первое исследование, в котором ErbB4 привлекает внимание сверху вниз.
"Результаты раскрывают механизм нисходящего внимания, который может пойти не так при расстройствах внимания," говорит автор-корреспондент Лин Мэй, доктор философии, профессор и заведующий кафедрой неврологии Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв. "А поскольку ErbB4 является фактором риска шизофрении, биполярного расстройства и большой депрессии, результаты дают представление о механизмах этих расстройств."
Когда исследователи прикрепили к мышам зонды для измерения активности мозга, они обнаружили, что у мышей без ErbB4 области мозга действовали независимо, а не синхронно. В частности, исследователи изучали префронтальную кору, обычно связанную с принятием решений, и гиппокамп – область, которая поддерживает память. Эти две области координируются для выполнения множества задач мозга, включая память и внимание. "Мы обнаружили, что внимание, направленное сверху вниз, которое ранее считалось контролируемым префронтальной корой, также вовлекает гиппокамп таким образом, что эти две области сильно синхронизированы при высоком уровне внимания," говорит Мэй. "Наши результаты придают важность синхронизации между префронтальной корой и гиппокампом при внимании сверху вниз и открывают возможность того, что расстройства дефицита внимания, такие как СДВГ, могут включать нарушения синхронности между этими двумя областями."
Согласно новому исследованию, ErbB4 координирует каскад сигналов мозга, которые "мост" два региона. Сам ErbB4 кодирует рецептор, обнаруженный на поверхности клеток головного мозга. Исследование показало, что когда белок (нейрегулин-1) присоединяется к рецептору ErbB4, он запускает цепную реакцию, которая в конечном итоге определяет уровни нейротрансмиттеров в префронтальной коре и гиппокампе. Без ErbB4 уровни нейромедиаторов идут наперекосяк. Исследователи обнаружили, что у мышей, лишенных ErbB4, в мозгу низкий уровень определенного нейромедиатора – ГАМК или гамма-аминомасляной кислоты. Низкий уровень ГАМК может привести к нарушению внимания сверху вниз в префронтальной коре и ухудшает то, как префронтальная кора может эффективно координировать свою работу с гиппокампом. Исследователи пришли к выводу, что ErbB4 помогает связывать две области мозга для поддержания внимания.
В исследовании использовалась новая модель мыши для изучения функций мозга. Используя генетические и химические методы, команда Мэй может специфически ингибировать ErbB4 в определенной области мозга. "Мы создали мутантную мышь, которая позволяет нам подавлять активность ErbB4 в любое время и в любом месте, что позволяет контролировать активность ErbB4 во времени и пространстве," говорит Мэй. "Это позволяет нам понять, как разные области мозга и их активность нейротрансмиттеров регулируют различные функции мозга." Исследователи планируют использовать новую модель мыши для изучения того, как ErbB4 может координировать деятельность мозга, чтобы узнать больше о механизмах, лежащих в основе нарушений дефицита внимания.