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
