Эти крошечные рыбки помогают ученым понять, как человеческий мозг обрабатывает звуки.
Ключевые выводы
- Синдром ломкой Х-хромосомы - это генетическое заболевание, вызванное изменениями в гене, который ученые называют «геном ломкой Х-умственной отсталости 1 (FMR1)». Люди с FXS или аутизмом часто борются с чувствительностью к звуку.
- По данным исследовательской группы, FXS вызывается нарушением работы гена. Нарушая работу того же самого гена у личинок рыбок данио, они могут изучить последствия и начать больше понимать этот нарушенный ген в человеческом мозгу.
- Используя рыбок данио, доктор Константин и его команда смогли получить представление о том, какие части мозга используются для обработки сенсорной информации.
Доцент Итан Скотт и доктор Лена Константин недавно провели исследование с использованием рыбок данио, которые несут те же генетические мутации, что и люди с синдромом «хрупкой Х» и аутизмом. В ходе своего исследования они обнаружили нейронные сети и пути, которые вызывают повышенную чувствительность к звукам как у рыбок данио, так и у людей.
Что такое синдром ломкой Х-хромосомы?
Синдром ломкой Х-хромосомы (обычно называемый FXS) - это генетическое заболевание, вызванное изменениями в гене, который ученые называют геном «фрагильная X-умственная отсталость 1 (FMR1)». Этот ген обычно производит белок, называемый хрупким белком умственной отсталости X (FMRP), который необходим для типичного развития мозга. Мозг людей с FXS не вырабатывает этот белок, а если он есть, то это ненормально.
Что такое аутизм?
Расстройство аутистического спектра (РАС) - это нарушение развития, которое может вызывать серьезные социальные, коммуникативные и поведенческие проблемы. Люди с РАС могут общаться, взаимодействовать, вести себя и учиться иначе, чем большинство других людей. Текущий диагноз РАС теперь включает несколько состояний, которые ранее диагностировались отдельно, например, аутистическое расстройство, первазивное расстройство развития и синдром Аспергера.
Нарушая определенный ген у рыбок данио, мы можем лучше понять такое же нарушение этого гена у людей с FXS или аутизмом. Кредит: slowmotiongli на Adobe Stock
«Громкие звуки часто вызывают сенсорную перегрузку и тревогу у людей с аутизмом и синдромом ломкой Х-хромосомы - чувствительность к звуку характерна для обоих состояний», - объяснил д-р Константин журналу Science Daily.
Как рыбки данио относятся к людям с аутизмом?
По данным исследовательской группы, FXS вызывается нарушением работы гена. Нарушая работу того же самого гена у личинок рыбок данио, они могут изучить последствия и начать больше понимать этот нарушенный ген в человеческом мозгу.
Таламус, по словам доктора Константина, работает как центр управления, передавая сенсорную информацию со всего тела в различные части мозга. Затем задний мозг координирует различные поведенческие реакции. Используя различные звуковые тесты, команда смогла изучить весь мозг личинок рыбок данио под микроскопом и увидеть активность каждой клетки мозга по отдельности.
По словам доктора Константина, исследовательская группа записала мозговую активность личинок рыбок данио, когда показывала им фильмы или подвергала их воздействию звуковых вспышек. Фильмы стимулировали движение, реакцию на визуальные стимулы, которая была одинаковой для рыб с мутацией Fragile X и без нее. Однако, когда рыбам дали всплеск белого шума, активность мозга рыб с мутацией Fragile X резко изменилась.
Увидев, как шум радикально влияет на мозг рыбы, команда разработала диапазон из 12 различных уровней громкости звука и обнаружила, что рыба модели Fragile X может слышать гораздо более тихие звуки, чем контрольная рыба.
«У рыб с мутацией Fragile X было больше связей между различными областями их мозга, и их реакции на звуки были более обильными в заднем мозге и таламусе», - сказал доктор Константин.
По сути, у рыб с мутацией Fragile X было больше связей между областями их мозга, и поэтому их реакция на звуки была более заметной.
Понимание того, как это нарушение гена работает у рыбок данио, поможет нам лучше понять гиперчувствительность к звуку у людей с FXS или аутизмом
«То, как наши нервные пути развиваются и реагируют на стимуляцию наших органов чувств, дает нам представление о том, какие части мозга используются и как обрабатывается сенсорная информация», - сказал д-р Константин.
Используя рыбок данио, доктор Константин и его команда смогли получить представление о том, какие части мозга используются для обработки сенсорной информации.
«Мы надеемся, что, обнаружив фундаментальную информацию о том, как мозг обрабатывает звук, мы получим более глубокое представление о сенсорных проблемах, с которыми сталкиваются люди с синдромом ломкой Х-хромосомы и аутизмом».