Скромная лабораторная мышь дала бесценный ключ к пониманию болезней, начиная от рака и заканчивая диабетом и COVID-19. Но когда дело доходит до психиатрических заболеваний, лабораторная мышь отошла на второй план, поскольку считается, что ее разум грызуна слишком отличается от человеческого, чтобы дать представление о психических заболеваниях.
Новое исследование, тем не менее, показывает, что между человеческим и мышиным разумом существует важная связь в том, как они функционируют - и неправильно работают. Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали строгий подход к изучению того, как галлюцинации возникают в мозгу, что стало многообещающей отправной точкой для разработки столь необходимых новых методов лечения шизофрении.
Исследование, опубликованное 2 апреля в журнале Science, предлагает способ исследовать биологические корни определяющего симптома психоза: галлюцинаций. Исследователи обучали людей и мышей выполнять компьютерную задачу, которая заставляла их слышать воображаемые звуки. Анализируя выполнение задачи, исследователи смогли объективно измерить события, подобные галлюцинациям, у людей и мышей. Этот новаторский подход позволил им изучить нейронные цепи, лежащие в основе галлюцинаций, открыв психические симптомы для научных исследований, которые оказались столь плодотворными при заболеваниях других частей тела..
«Так легко согласиться с аргументом, что психоз - это фундаментально человеческая вещь, и сказать:« Забудьте о мышах », - сказал старший автор Адам Кепекс, доктор философии, профессор нейробиологии и психиатрии, а также исследователь BJC. в Школе медицины.«Но прямо сейчас мы подводим людей с серьезными психическими заболеваниями. Прогноз для пациентов с психотическими расстройствами существенно не улучшился за последние десятилетия, и это потому, что мы на самом деле не понимаем нейробиологию болезни. любой другой области биомедицины. Мы не добьемся прогресса в лечении психических заболеваний, пока не найдем хороший способ смоделировать их на животных».
Психоз возникает, когда человек теряет связь с реальностью. Во время психотического эпизода люди могут приобретать ложные убеждения (бред) или уверенно полагать, что они видят или слышат то, чего не происходит (галлюцинации). Психотический эпизод может быть признаком серьезного психического заболевания, такого как шизофрения или биполярное расстройство, но люди без психических заболеваний также могут испытывать такие симптомы, как галлюцинации.
Чтобы изучить, как возникают галлюцинации, Кепекс вместе с первым автором Катариной Шмак, доктором медицины и доктором наук из лаборатории Колд-Спринг-Харбор, и его коллегами создали компьютерную игру, в которую могли играть как люди, так и мыши. Исследователи воспроизводили определенный звук, а испытуемые указывали, что они слышали его, нажимая кнопку (люди) или сунув нос в порт (мыши). Задача усложнялась затенением звука фоновым шумом. Участники исследования оценили, насколько они уверены в том, что точно идентифицировали настоящий звук, перемещая ползунок на шкале; мыши выражали свою уверенность тем, как долго они ждали вознаграждения. Когда испытуемый уверенно сообщал, что он или она слышали звук, который на самом деле не воспроизводился, исследователи называли это событием, подобным галлюцинациям.
Простая по замыслу задача, казалось, задействовала мозговые цепи, лежащие в основе галлюцинаций. Люди с более похожими на галлюцинации событиями во время эксперимента также с большей вероятностью испытывали спонтанные галлюцинации - по данным опросников, разработанных для оценки психических симптомов в общей популяции - хотя ни у одного из участников не было диагностировано психическое заболевание.
Убеждения и ожидания людей могут вызвать у них галлюцинации. Ожидание услышать определенное слово повышает вероятность того, что люди на самом деле сообщат, что слышали его, даже если оно не было произнесено. На самом деле, предыдущие исследования показали, что люди, склонные к галлюцинациям, особенно восприимчивы к этому виду прайминга.
«Человеческую речь очень трудно понять в шумной обстановке», - сказал Кепец. «Мы всегда сопоставляем наши предварительные знания о человеческой речи с тем, что мы слышим в данный момент, чтобы понять разговорный язык. Вы можете легко представить, что эта система может выйти из строя, и вы вдруг начнете что-то слышать».
Чтобы проверить, могут ли мыши быть настроены таким же образом, Кепекс и его коллеги манипулировали ожиданиями мышей, регулируя частоту воспроизведения звука. Когда звук воспроизводился часто, мыши с большей вероятностью уверенно, но ошибочно сообщали, что слышали его, как и люди.
Чтобы лучше связать мышиный и человеческий опыт, исследователи также использовали препарат, вызывающий галлюцинации. Кетамин может вызывать искажения в восприятии зрения и звука и вызывать психотические эпизоды у здоровых людей. Мыши, которым давали кетамин перед выполнением задачи, также сообщали о большем количестве событий, подобных галлюцинациям.
Установив эти важные сходства между мышами и людьми, исследователи исследовали биологические корни галлюцинаций. Изучая мышей, они могли бы использовать арсенал технологий для мониторинга и контроля мозговых цепей, чтобы выяснить, что происходит во время событий, подобных галлюцинациям.
Дофамин, химический элемент мозга, давно известен своей ролью в галлюцинациях. Людей, страдающих галлюцинациями, можно лечить нейролептиками, которые блокируют дофамин. Но остается неизвестным, как дофамин изменяет мозговые цепи, вызывая галлюцинации.
Изучая мышей, исследователи заметили, что повышение уровня дофамина предшествует событиям, подобным галлюцинациям, и что искусственное повышение уровня дофамина вызывает больше событий, подобных галлюцинациям. Эти поведенческие эффекты можно заблокировать введением антипсихотического препарата галоперидола, который блокирует дофамин.
«Кажется, в мозгу есть нейронная цепь, которая уравновешивает предыдущие убеждения и доказательства, и чем выше базовый уровень дофамина, тем больше вы полагаетесь на свои предыдущие убеждения», - сказал Кепекс. «Мы думаем, что галлюцинации возникают, когда эта нервная цепь выходит из равновесия, и нейролептики восстанавливают ее равновесие. Наша компьютерная игра, вероятно, задействует ту же самую цепь, поэтому события, подобные галлюцинациям, отражают этот дисбаланс цепи. Мы очень рады этому вычислительному подходу к изучению галлюцинаций у разных видов». что позволяет нам, наконец, исследовать нейробиологические корни этого таинственного опыта».