Autisme kan een excitatie-inhibitie disbalans in de hersenen reflecteren

STANFORD UNIVERSITY MEDICAL CENTER

Een studie door onderzoekers van Stanford suggereert dat de belangrijkste kenmerken van autisme een disbalans weerspiegelt van excitatoire en remmende neuronen in een deel van de voorste hersenen en dat het omkeren van de onbalans sommige van de hallmark-symptomen zou kunnen verlichten.

In een reeks experimenten, uitgevoerd op muizen met de stoornis, toonden de wetenschappers aan dat het verminderen van de verhouding van excitatoire tot remmende signalerende hyperactiviteit en tekorten in sociaal vermogen, twee klassieke symptomen van autisme bij mensen, tegenwerkte.

Het onderzoek werd gepubliceerd op 2 augustus in Science Translational Medicine. Karl Deisseroth, hoogleraar biotechniek, psychiatrie en gedragswetenschappen, is de senior auteur van het onderzoek. De hoofdschrijver is voormalig, afgestudeerd student Aslihan Selimbeyoglu, PhD.

In 2011 publiceerde de groep van Deisseroth een studie in Nature, die aantoont dat autistische gedragsdefecten in muizen kunnen worden geďnduceerd door de verhouding van excitatoire tot remmende neuronale ontstekingspatronen in de mediale prefrontale cortex van de muizen te verhogen. De nieuwe studie toont aan dat het verminderen van die verhouding normale gedragspatronen herstelt in een deel van biologisch gemanipuleerde laboratoriummuizen om menselijk autisme na te bootsen. Deze muizen dragen een mutatie die gelijk is aan een overeenkomstige mutatie bij mensen die geassocieerd wordt met een autisme spectrum stoornis.

Autisme incidentie neem toe

Om onbegrijpelijke redenen is de incidentie van autisme spectrum stoornissen de laatste jaren gestaag toegenomen, zei Deisseroth, een praktiserend psychiater. Ongeveer 1 op de 80 Amerikaanse kinderen kunnen gediagnosticeerd worden met de aandoening, die gekenmerkt wordt door herhalend gedrag en problemen met sociale interactie. Tot op heden zijn er geen medicijnen die de fundamentele basis van deze aandoening kunnen behandelen.

“In de psychiatrie is er geen laboratoriumtest die deze conditie kan diagnosticeren,” zei Deisseroth. “Het wordt geassocieerd met talrijke genetische varianten, waarvan er veel alleen maar kleine individuele invloeden uitoefenen.”

Deisseroth, die het D.H. Chen hoogleraarschap bezit, merkt op dat UCSF psychiater John Rubenstein en zijn collega’s, onder meer, getheoretiseerd hebben dat een excitatie-inhibitie disbalans misschien verantwoordelijk kunnen zijn voor deze fenomenen. Terwijl ontelbare genetische variaties kunnen bijdragen aan autisme kunnen veel van hen dit doen door op verschillende manieren een enkel proces of een klein aantal processen te bewerkstelligen die nodig zijn voor een algemene, gezonde hersenfunctie, zoals een evenwicht tussen excitatoire en remmende signaleringen in de belangrijke hersenregio’s. Een van die regio's is de mediale prefrontale cortex, die een belangrijke rol speelt in de uitvoerende functies, zoals planning, voorspelling, aandacht en integratie van informatie over het gedrag van anderen en spraak om aanwijzingen te geven over wat ze zouden kunnen denken.

Het testen van de hypothese

"Sociale interactie kan het moeilijkste zijn wat een zoogdier kan doen," zei Deisseroth. "Het is een enorm complex fenomeen dat snelle, zeer geďntegreerde communicatie vereist tussen uiteenlopende, verre delen van de hersenen. Specifieke hersendelen, die goed geschikt zijn voor rijke informatiebehandeling, kunnen nodig zijn voor effectieve, sociale communicatie en gedrag.”

Om de excitatie-inhibitie disbalans hypothese te testen, lanceerden de Stanford-wetenschappers een reeks experimenten met gebruik van de gemuteerde muizen, die hyperactief gedrag en een verminderde sociale interactie vertoonden. Interessant genoeg delen deze muizen ook een minder zichtbaar kenmerk van mensen die de equivalente mutatie dragen: een tekort, in vergelijking met normale muizen en mensen, van parvalbumine neuronen, een bepaalde categorie van remmende zenuwcellen die in de hersenen gevonden worden. In de Nature van 2009 meldde Deisseroth en zijn team dat parvalbumine neuron activiteit de informatiebeheersingscapaciteit van voorloper neuronen kan verbeteren.

De onderzoekers gebruikten optogenetica, een geavanceerde laboratoriumtechnologie waarin Deisseroth pionierde, door genen voor twee soorten lichtgevoelige eiwitten of opsins in te voeren in twee verschillende sets neuronen in de mediale prefrontale cortex van de muizen. De onderzoekers hebben een soort opsin ingevoegd in paralbumine remmende neuronen in dat gebied van de muizenhersenen. Het maakte de neuron meer prikkelbaar/excitabel als het een puls van blauw licht kreeg, afgegeven via een geďmplanteerde optische vezel.

De andere opsin, die ook met een puls van blauw licht werd geactiveerd, had het tegengestelde effect: Wanneer het geactiveerd werd maakte het de neuron waarop het zat meer bestand tegen prikkelbaarheid. De wetenschappers zetten deze remmende opsin op een reeks excitatoire mediale prefrontale cortex neuronen genaamd pyramidale neuronen.

Het verminderen van de excitatie-inhibitie verhouding, door de excitabiliteit van de pyramidale neuronen te verminderen of door de excitabiliteit van de parvalbumine-neuronen te verhogen, leidde tot hetzelfde resultaat in de muizen: meer gespendeerde tijd in sociale ontmoetingen met andere muizen en minder hyperactiviteit tijdens die ontmoetingen of toen de muizen op zichzelf waren.

“Een excitatie-inhibitie balans kan veel vormen aannemen en kan belangrijk zijn in verschillende stadia van het leven," zei Deisseroth. “Deze bevindingen samen, suggereren dat deze vorm van het regelen van de verhouding van excitatoire- tot inhibitieve celontsteking in de mediale prefrontale cortex, belangrijk kan zijn bij normaal sociaal gedrag en autisme.”

Vertaling: Lia Keizer


Naar het overige nieuws en artikelen van vandaag


Omega 3 algen

Multivitamine

Spirulina

Probiotica