Samenvatting: Onderzoekers hebben mogelijke behandelingen onderzocht voor neuropsychiatrische stoornissen zoals schizofrenie en autisme die optreden tijdens kritieke vensters van hersenontwikkeling.
Ze waren specifiek gericht op slecht presterende dopamine-neuronen, die verbonden zijn met de frontale cortex en cruciaal zijn voor cognitieve verwerking en besluitvorming. Door deze neuronen in muizen tijdens de adolescentie te stimuleren, hebben ze langdurige veranderingen gezien die de structurele hersentekorten herstellen die tot aanhoudende symptomen leiden.
Deze bevindingen suggereren dat interventies tijdens ontwikkelingsvensters het verloop van deze stoornissen kunnen veranderen.
Basiselementen:
- Het begin van neuropsychiatrische stoornissen wordt vaak geassocieerd met disfunctie van het dopaminesysteem, wat duidelijk wordt tijdens de adolescentie.
- Het stimuleren van slecht presterende dopamine-neuronen bij muizen tijdens de adolescentie leidde tot langdurige veranderingen en gecorrigeerde structurele hersentekorten.
- Het richten op deze kritieke ontwikkelingsvensters zou een manier kunnen zijn om de progressie van neuropsychiatrische stoornissen zoals schizofrenie en autisme te veranderen.
Bron: Universiteit van Rochester
De hersenen veranderen voortdurend tijdens de kindertijd en tijdens de adolescentie. Het begin van neuropsychiatrische stoornissen zoals schizofrenie begint vaak in de jonge volwassenheid.
Disfunctie van het dopaminesysteem – essentieel voor cognitieve verwerking en besluitvorming – begint op dit punt in de ontwikkeling.
Onderzoekers van het Del Monte Neuroscience Institute van de Universiteit van Rochester komen dichter bij het vinden van een mogelijk doelwit voor de behandeling van neuropsychiatrische stoornissen zoals schizofrenie en autisme tijdens deze ontwikkelingsperiode die de hersencircuits op volwassen leeftijd zou kunnen beïnvloeden.
“Hersenontwikkeling is een langdurig proces en veel neurale systemen hebben kritieke vensters – kritieke tijden waarin hersengebieden kneedbaar zijn en de laatste stadia van rijping ondergaan”, zegt Rianne Stowell, PhD, een postdoctoraal fellow in het Wang Lab aan de Universiteit van Washington Medical Center, Universiteit van Rochester. en co-eerste auteur van onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift eLife.
“Door deze vensters te identificeren, kunnen we interventies op deze tijdsperioden richten en mogelijk het verloop van een ziekte veranderen door de structurele en gedragstekorten veroorzaakt door deze aandoeningen te redden.”
De onderzoekers richtten zich op slecht presterende neuronen in het dopaminesysteem dat is verbonden met de frontale cortex bij muizen. Dit circuit is essentieel bij hogere cognitieve verwerking en besluitvorming.
Ze ontdekten dat het stimuleren van dopamine-producerende cellen in de frontale cortex dit circuit versterkte en structurele tekorten in de hersenen redde die langdurige symptomen veroorzaken.
Eerder onderzoek van het Wang-lab wees uit dat deze specifieke arm van het dopaminesysteem flexibel was in de hersenen van adolescenten, maar niet bij volwassenen. Dit laatste onderzoek gebruikte dit venster voor plasticiteit in het systeem als een kans voor therapeutische interventie.
“Deze bevindingen suggereren dat het verhogen van de activiteit van het dopaminerge circuit bij adolescenten bestaande tekorten in het circuit kan herstellen, en dat dit effect langdurig kan zijn als deze veranderingen aanhouden tot in de volwassenheid,” zei Stowell.
“Als we ons kunnen richten op de juiste vensters in ontwikkeling en de signalen die spelen, kunnen we behandelingen ontwikkelen die het verloop van deze hersenaandoeningen veranderen.”
Deze studie werd geleid door senior auteur Kuan Hong Wang, PhD, van het University of Rochester Medical Center. De eerste auteurs zijn Surjeet Mastwal en Xinjian Li van het National Institute of Mental Health. Aanvullende auteurs zijn onder meer Wenyu Zhang van het University of Rochester Medical Center, Matthew Manion van het National Institute of Mental Health, en Nam-Shik Kim, Ki-jun Yoon, Hongjun Song en Guo-li Ming van de University of Pennsylvania.
Financiering: Dit onderzoek werd ondersteund door de National Institutes of Health en het pilootprogramma van het Del Monte Institute for Neuroscience.
Over dit nieuws over geestelijke gezondheid en neurologisch onderzoek
Auteur: Kelsie Smith Hayduk
Bron: Universiteit van Rochester
Contact: Kelsie Smith Hayduk – Universiteit van Rochester
Afbeelding: Afbeelding gecrediteerd aan Neuroscience News
Originele onderzoek: Vrije toegang.
“Adolescente neurostimulatie van dopaminecircuits keert genetische tekorten in frontale cortexfunctie om” door Rianne Stowell et al. eLife
Abstract
Neurostimulatie van het dopaminecircuit bij adolescenten keert genetische tekortkomingen in de functie van de frontale cortex om
Disfunctie van het dopaminesysteem is vaak betrokken bij neuropsychiatrische stoornissen in de adolescentie.
Hoewel psychotische symptomen kunnen worden verlicht met antipsychotica, blijven cognitieve symptomen niet reageren op dergelijke farmacologische behandelingen, en er is dringend behoefte aan nieuwe onderzoeksparadigma’s die de circuitsubstraten onderzoeken die ten grondslag liggen aan cognitieve tekorten.
De frontale cortex en zijn dopaminerge input van de middenhersenen zijn betrokken bij cognitieve functies en ondergaan rijpingsveranderingen tijdens de adolescentie.
Hier gebruikten we muizen die mutaties in zich droegen Boog de SCHIJF 1 genen om mesofrontale dopaminecircuittekorten te modelleren en op circuit gebaseerde neurostimulatiestrategieën te testen om cognitieve functies te herstellen.
We ontdekten dat in een geheugengestuurde ruimtelijke navigatietaak frontale corticale neuronen gecoördineerd vuren op het beslissingspunt in wildtype maar niet Boog mutante muizen.
Chemogenetische stimulatie van dopamineneuronen in de middenhersenen of optogenetische stimulatie van dopamine-axonen in de frontale cortex in een beperkte adolescentieperiode zorgden consequent voor het omkeren van genetische defecten in mesofrontale innervatie, taakgecoördineerde neuronale activiteit en geheugengestuurde besluitvorming op volwassen leeftijd .
Bovendien zorgde stimulatie van dopamine-neuronen bij adolescenten ook voor een omkering van de mesofrontale circuits en cognitieve tekorten SCHIJF 1 mutante muizen.
Onze bevindingen onthullen gemeenschappelijke mesofrontale circuitveranderingen die ten grondslag liggen aan cognitieve tekorten veroorzaakt door twee verschillende genen en tonen het potentieel aan van neurostimulatie bij adolescenten om deze circuit- en gedragstekorten om te keren.
Deze resultaten kunnen ontwikkelingsvensters en circuitdoelen suggereren voor de behandeling van cognitieve tekorten bij neurologische ontwikkelingsstoornissen.
