Разобщай и властвуй: как работает шизофрения

Шизофрения – одно из самых сложных заболеваний хотя бы потому, что не совсем понятно: то ли гены виноваты, то ли молекулярные пути с нейромедиаторами. Новое исследование показало, что, вероятнее всего, шизофрения возникает из-за сбоев в небольших сетях нейронов. Учёные Колумбийского университета сообщают, что нейронные группы, которые беспорядочно возбуждаются в мышиных моделях шизофрении, могут лежать в основе психоза, одного из симптомов расстройства. Результаты опубликованы  в Neuron.

Сбой в сети

Где бы вы ни проживали: в огромном мегаполисе или небольшом городке, шизофрения – это примерно один процент населения. А узнать её можно по ряду различных симптомов: от галлюцинаций и бреда до проблем с памятью и социальной отстранённости. Механизм её возникновения до сих пор остаётся сложным вопросом: есть предположения и о генетических нарушениях, и о молекулярных. Но сейчас появились первые экспериментальные шаги к тому, что шизофрения возникает именно из-за сбоев в небольших клеточных сетях.

«Если вы представите себе нейроны мышей с шизофренией в качестве пикселей телевизора, то его экран будет похож на полное месиво. Каждый пиксель больше не связан со своим соседом и не формирует согласованно с другими стабильное изображение», –  сообщает ведущий автор исследования Джордан Хамм (Jordan Hamm), научный сотрудник Колумбийского университета

Чтобы получить всю картину заболевания в целом, учёные решили сосредоточиться на зрительной коре. Ведь она – та часть головного мозга, которая отвечает за обработку визуальной информации. А обработка визульной информации как раз и страдает при шизофрении.

Кальциевые волны

Авторы экспериментов использовали метод двухфотонной кальциевой визуализации. Когда в каждом нейроне возникал потенциал действия, они регистрировали вспышки света, испускаемые отдельными клетками. У здоровых мышей группы от 60 до 120 нейронов возбуждались согласованно, как в хореографической постановке или танце. Нейроны у мышей с признаками шизофрении, наоборот, больше возбуждались случайным образом, как будто бы работали изолированно.

Затем учёные протестировали две мышиные модели заболевания: генетическую и химическую, и обнаружили сходные результаты. В химической модели мыши получали регулярные дозы кетамина – анестетика, который действует на глутаматные рецепторы и может вызывать психотическое поведение (то есть, излишне подвижное, агрессивное). У таких мышей нейронная активность была такой же неустойчивой, как и у тех мышей, у которых имелась генетическая мутация, связанная с высоким риском развития шизофрении у людей.

«Из этого анализа следует схема, которая показывает одну из глубоких дезорганизаций, будто бы нейроны действовали самостоятельно, а не как последовательная группа», — говорит соавтор исследования д-р Джозеф Гогос, невролог из Медицинского центра Колумбийского университета и Колумбийского института Цукермана, который изучает основные механизмы шизофрении в генетических моделях расстройства.

Излечение возможно

В исследовании, опубликованном в прошлом году в Science, учёные показали, что многократное стимулирование небольшой группы нейронов в одной и той же области мозга мыши – зрительной коре – приводило нейроны в согласованное действие.

Доктор Рафаэль Юсте, нейробиолог из Колумбии, старший автор статьи, предположил, что подбным процессом можно объяснить то, как формируются воспоминания, и как «сбившиеся» нейронные связи можно заново перепрограммировать.

Учёные говорят, что оба исследования открывают новые возможности для лечения шизофрении при с помощи манипуляции генами и  отдельными нейронами, восстанавливая разрушенные нейронные связи и восстанавливая нормальное их функционирование.

«Я испытал глубокое разочарование в попытках лечить пациентов с шизофренией, не понимая, как работает эта болезнь. Меня волнует возможность обратить вспять некоторые симптомы шизофрении, перепрограммируя нейроны на более скоординированные действия», –  рассказывает Юсте.

Текст: Инна Егорова