Аутизм, связанный с эволюционными процессами человека в новом исследовании

Используя одноклеточную РНК-секвенирование, ученые теперь показали, что в мозге мыши существует не менее 49 типов клеток.

Возможно, удивительно, что человеческий мозг не имеет типов клеток мозга, которые специфичны только для нас. Мы используем ту же коллекцию типов ячеек, что и грызун.

Это, как выводят авторы нового исследования, означает, что невероятная разница между человеком и другими умами не может быть связана со специализированными клетками.

Скорее, это связано с способами, которыми они связаны, и уровнями экспрессии генов в каждой клетке.

Ученые давно отмечают, что некоторые белки развиваются и меняются гораздо быстрее, чем другие. Например, определенные белки у мышей практически идентичны белкам, обнаруженным в организме человека. Другие, однако, настолько разные, что они едва кажутся связанными вообще.

Ученые провели исследования, чтобы понять, какие факторы влияют на то, сохраняется ли белок на протяжении тысячелетий или быстро изменен по мере развития видов.

Эти исследования показывают, что наибольшее влияние на скорость изменений заключается в том, насколько распространен этот белок в организме: если белок экспрессируется в больших количествах по всему телу, он вряд ли изменится быстро. Это связано с тем, что любые модификации этого могут расстроить путь или функционировать где -то в теле.

С другой стороны, белки, которые относительно редки в организме, имеют немного больше свободы: если они изменяются, даже если результат негатив, они, как правило, будут оказывать меньшее влияние на весь организм. Это дает им больше места для эволюционного маневрирования.

Авторы недавнего исследования задавались вопросом, может ли такое же правило также быть верным для типов клеток.

Может ли быть так, что самые редкие типы клеток мозга имеют наибольшую свободу для развития, и что в нашем случае эта свобода привела к нашему негативному когнитивному мастерству? И может ли это помочь объяснить изменения мозга, связанные с ASD?

В соответствии с гипотезой авторов, предыдущие исследования показали, что определенные гены, участвующие в восприимчивости к аутизму, часто обнаруживаются в так называемых областях, вызванных человеком (HARS) генома.

Харс — это секции генома, которые хорошо сохраняются у других млекопитающих, но относительно быстро развивались у людей. Эта быстрое эволюция подразумевает, что они могут быть вовлечены в некоторые из признаков, которые отличают людей.

Это может означать, что в какой -то момент между настоящим и нашим последним общим предком с шимпанзе мы разработали некоторые нейрональные изменения, специфичные для нашей когнитивной способности, которые также увеличивают вероятность аутизма.

Ученые, участвующие в этом исследовании, теоретизируют, что это может быть так. Итак, они решили проверить эту гипотезу. Как упоминалось ранее, типы клеток мозга у мышей и людей идентичны. Однако экспрессия гена в каждом типе клеток отличается.

Другими словами, хотя мышь и человеческая клетка могут выглядеть одинаково и выполнять одинаковую работу, когда вы смотрите, насколько активны отдельные гены, вы можете найти значительные различия. Итак, именно здесь они сосредоточили свои усилия.

В соответствии с их достойной, ученые обнаружили, что чем более обильный тип клеток, тем более сходной его экспрессией генов была у шести видов млекопитающих. И наоборот, более редкие типы клеток показали большие различия в экспрессии генов между шестью видами.

Кроме того, авторы пишут, что «L2/3 IT -нейроны неожиданно быстро развивались в линии человека по сравнению с другими обезьянами». Они также отметили непропорциональную пониженную регуляцию генов, связанных с аутизмом.

Медицинские новости сегодня Обратился к Люку Барру, доктору доктору директоров, сертифицированному правлению невролога и главного медицинского сотрудника в Sensiq, который не участвовал в исследовании. Он объяснил важность этих конкретных нейронов, сказав, что:

«Внутриэленсфалические возбуждающие нейроны слоя 2/3 имеют решающее значение для обработки кортикальной обработки более высокого порядка. Они образуют дальние связи в разных областях коры, по существу, интеграции информации и поддерживая сложное познание, такие как абстрактные рассуждения, социальное познание и язык».

Исследования показывают, что эти пути общения особенно важны в когнитивных навыках, которые специфичны для людей.

Важно отметить, что Барр также сказал нам, что из -за их роли в связывании распределенных областей мозга, проблем в их развитии или того, как они работают, «может оказывать значительное последнее влияние на то, как мозг координирует информацию, которая может относиться к (аутизм)».

В целом, авторы исследования считают, что по мере быстрого развития человеческого мозга это вызвало изменения, которые сделали аутизм с большей вероятностью.

Барр прокомментировал эти выводы, отметив, что «идея, что (аутизм) может представлять собой эволюционный компромисс, является провокационной».

«Несмотря на то, что он умозрительный, это согласуется с давней гипотезой в нейробиологии: те самые особенности, которые делают человеческое познание необычным, таким как усиление связности и расширение кортикальной коры, могут также вводить уязвимости»,-сказал он нам.

Барр был осторожен, чтобы напомнить нам, что корреляция не совпадает с причинностью, и что «эта работа остается более теоретической, чем клинически действенной на этом этапе». Тем не менее, он оставался надежды на будущее.

«Сосредоточив внимание на том, как эти специализированные нейроны развиваются, общаются и адаптируются как в типичном, так и в нетипичном мозге, мы можем раскрыть новые механизмы (аутизм)».

«Это может в конечном итоге проинформировать целевые вмешательства», — сказал Барр МНТ«Является ли фармакологическим или поведенческим, поддерживает связь и функциональную интеграцию в коре».

В целом, это исследование добавляет к растущему составу доказательств, предполагающих, что, а не расстройство, аутизм является «изменением развития нервной системы, которая может быть связана с самыми нейронными системами, которые обеспечивают уникальные когнитивные способности человека», — заключил Барр.

МНТ Также поговорил с Джоном Джей Гаргусом, доктором наук, профессором медицинской генетики и геномики, педиатрии, физиологии и биофизики, в Калифорнийском университете в Ирвине.

Гаргус, который не участвовал в исследовании, провел исследование роли митохондрий в аутизме.

Митохондрии часто называют энергетическими домами клетки. Присутствует почти во всех типах клеток, они продуцируют аденозинтрифосфат (АТФ), энергетическую валюту клетки.

Комментируя недавнее исследование, сказал Гаргус МНТ Это: «Наблюдения полезны, но являются просто разработкой данных, уже выведенных в различных исследованиях ассоциаций по всему геному (GWAS), и, что наиболее важно, им не хватает основной гипотезы о том, почему эти эволюционные изменения произошли».

Гаргус считает, что исследователи не учитывали важность производства энергии. Наш мозг составляет всего 2% от веса нашего тела, но использует около 20% нашей энергии.

Быстро растущий мозг во время эволюции вызвал огромный рост потребностей в энергии, который, по мнению Гаргуса, дает представление об аутизме.

По его мнению, аутизм «отражает несоответствие между эволюционными требованиями нашего современного мозга и метаболическими системами, которые их поддерживают».

Вместо того, чтобы аутизм был вызван эволюцией, Гаргус считает, что, поскольку наш мозг настолько энергичный, нарушения в детстве-например, даже незначительные митохондриальные проблемы-могут «дать шкалу к условиям развития, таким как (аутизм)».

В соответствии с этим, он сказал нам, что «в (аутизм), легкая митохондриальная дисфункция это общий вывод ».

Это явно сложная тема, и, без сомнения, исследователи будут продолжать хорошо исследовать в будущем. Создание научной линзы далеко назад в нашу эволюционную историю, безусловно, является сложным усилием.