Синдром Дауна является наиболее частой генетической причиной умственной отсталости и вызывается дополнительной копией 21 хромосомы. Эти результаты проливают новый свет на то, какая именно часть обширной нейронной сети мозга способствует проблемам в обучении и памяти при синдроме Дауна, которые до сих пор оставались неясными.
Используя генно-инженерных мышей, несущих копию этой дополнительной хромосомы человека, исследователи показали, что повышенная экспрессия генов 21 хромосомы нарушает функцию ключевых цепей мозга, участвующих в обучении и памяти.
Обработка информации в мозге требует точно скоординированной связи между сетями нервных клеток, которые связаны в электрические цепи с помощью соединений, называемых синапсами.
Используя высокотехнологичную микроскопию, записи нервных клеток и тестирование в лабиринте, исследователи показали аномальную структуру и функцию синапсов в сетях гиппокампа на мышиной модели синдрома Дауна.
Гиппокамп действует как центральный узел для обучения и памяти, позволяя нам интегрировать наш прошлый опыт с нашим текущим контекстом. Эти функции поддерживаются «клетками места» – клетками, которые действуют как GPS мозга и формируют карты нашей окружающей среды (профессор Джон О’Киф из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе был удостоен Нобелевской премии 2014 года за открытие этих клеток).
Это последнее исследование показывает, что дисфункция входных синапсов гиппокампа распространяется по цепям гиппокампа в мышиной модели синдрома Дауна, что приводит к нестабильной обработке информации клетками места и нарушению обучения и памяти. В течение всей жизни даже незначительные нарушения этого типа будут сильно влиять на интеллектуальные способности.
Доктор Мэтт Джонс, ведущий автор исследования и старший научный сотрудник MRC в Школе физиологии и фармакологии Бристольского университета, сказал: «Аномалии в гиппокампе были показаны ранее на других моделях синдрома Дауна на мышах, но на модели на мышах. мы использовали более точную генетическую имитацию человеческого синдрома. Схема соединений мозга настолько взаимосвязана, что нам нужно учитывать, как даже незначительные изменения в одной части мозга могут вызвать проблемы для других узлов цепи."
Доктор Джонатан Уиттон, один из основных авторов исследования, а также из Бристольской школы физиологии и фармакологии, добавил: «Это исследование еще раз подчеркивает уязвимость гиппокампа к повышенной экспрессии генов хромосомы 21. Терапия, направленная на нормализацию функции этих нарушенных сетей, может быть особенно полезной в рамках будущих методов лечения синдрома Дауна."
Профессор Элизабет Фишер из UCL, которая создала модель мыши вместе с доктором Виктором Тайбулевичем из Института Фрэнсиса Крика, сказала: «Очень важно, чтобы мы работали наиболее эффективным и совместным образом, чтобы понять, что происходит с этими мышами, поэтому мы продолжаем наши знания о человеческом синдроме Дауна для возможных будущих терапий."