Mehr Forschung Links Autismus und das Kleinhirn

Kleinhirn (lateinisch für kleines Gehirn) in rot.

Quelle: Biowissenschaftsdatenbank / Wikimedia Commons

Eine neue Studie unter der Leitung von Samuel Wang, Professor für Molekularbiologie an der Princeton University, legt nahe, dass Anomalien des Kleinhirns mit einigen der sensorischen Schwierigkeiten bei Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) korreliert sind. Bisher wurden bei Autismus sensorische Integrationsschwierigkeiten berichtet, aber ihre zugrundeliegenden Mechanismen des Gehirnkreislaufs blieben rätselhaft.

In früheren Blogeinträgen von Psychology Today habe ich ausführlich über die Forschung geschrieben, die Sam Wang und seine Kollegen am Kleinhirn durchgeführt haben. Dieser Eintrag ist ein Update zu einer November 2014 Post schrieb ich mit dem Titel, "Wie sind Purkinje Zellen im Kleinhirn mit Autismus verbunden?"

Die neue Studie von Wang et al. Verwendete fünf verschiedene Autismus-bezogene Mausmodelle – jedes mit einer anderen genetischen Mutation, die zuvor mit Autismus in Verbindung gebracht wurde -, um dem Forscherteam zu helfen, spezifische Korrelationen zwischen jeder Mutation und verschiedenen Arten der verzögerten Augmentationskonditionierung zu identifizieren. Mäuse, die eine von fünf autistischen Mutationen tragen, haben Schwierigkeiten, während der klassischen Augmentationskonditionierung einen Lichtblitz und einen Luftstoß zu assoziieren.

Die Juli 2015-Studie "Kleinhirnassoziative sensorische Lerndefekte in fünf Maus-Autismus-Modellen" wurde in der Zeitschrift Elife veröffentlicht . Cerebella ist das Schwesterwort für "zerebral". Cerebellum bedeutet in Bezug auf oder assoziiert mit dem Kleinhirn.

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Wie ist das Kleinhirn mit Autismus-Spektrum-Störungen verbunden?

Autismus-Spektrum-Störungen beim Menschen sind typischerweise durch soziale Defizite, Kommunikationsschwierigkeiten, sich wiederholendes Verhalten, sensorische Informationsprobleme und in einigen Fällen kognitive Verzögerungen gekennzeichnet.

Bis jetzt war es verwirrend, welche Schaltkreise im Gehirn für verschiedene Unterschiede in der Augmentationskonditionierung und Autismus verantwortlich sind. Die neue Studie geht neue Wege, indem sie fragt, ob bestimmte Versionen von Genen, die das Autismusrisiko beim Menschen erhöhen, auch die Augmentationskonditionierung bei Mäusen stören.

Die neuen Ergebnisse legen nahe, dass "Autismus" -Mäuse Schwierigkeiten haben, sensorische Informationen von mehreren Sinnen zu empfangen und zu integrieren, eine Gehirnfunktion, die durch das Kleinhirn reguliert wird. In einer Pressemitteilung sagte Wang: "Viele Menschen mit Autismus haben Schwierigkeiten, Informationen aus mehreren Sinnen zu integrieren. Der Luftstoß-Test kann diesen sensorischen Kampf modellieren. "

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Das Kleinhirn erhält eine Vielzahl von sensorischen Informationen und übersetzt diese Eingaben in koordinierte Aktionen. Frühere Bildgebung und Postmortem-Studien haben Anomalien im Kleinhirn von Menschen mit Autismus gefunden. Wie genau diese Anomalien mit Autismus-Symptomen in Verbindung stehen, bleibt jedoch unklar.

Forscher verwenden Eyeblink-Konditionierung, um Autismus und das Kleinhirn zu verbinden

Wenn in einem Labor ein sensorischer Wahrnehmungstest mit zerebellaren Reflexen durchgeführt wird, ist die am weitesten verbreitete Messung eine Form des reflexiven Lernens oder der klassischen Konditionierung, die als "Eyeblink-Konditionierung" bezeichnet wird.

Der Eyeblink-Konditionierungsprozess ist relativ einfach. Es besteht aus der Paarung eines auditorischen oder visuellen Stimulus (des konditionierten Stimulus (CS)) mit einem augenblitzauslösenden unkonditionierten Stimulus (US), wie z. B. einem leichten Luftstoß zur Hornhaut. Sowohl bei Mäusen als auch beim Menschen beruht der Augenverbindungsreflex auf dem Kleinhirn und wird in Kleinhirnneuronen fest verdrahtet, die Granulum- und Purkinje-Zellen umfassen. In einer Pressemitteilung erklärte Wang:

Einige Menschen mit Autismus haben auch Schwierigkeiten, einen Luftstoß zu antizipieren. Die Durchführung dieses Tests bei kleinen Kindern kann Probleme mit der sensorischen Integration aufzeigen, bevor andere Autismus-Symptome auftreten. Wenn Sie darüber nachdenken, ist alles Lernen im frühen Leben multisensorisch. Was machen Babys sonst noch anderes als den Geschmack von Milch mit der Stimme von Mutter zu verbinden?

Für dieses Experiment befestigten die Forscher einen winzigen Magneten am unteren Augenlid jeder Maus und stellten auch einen Detektor auf das obere Augenlid, um zu messen, wie schnell und vollständig jede Maus mit der Kombination aus einem Lichtblitz und einem Luftstoß blinzelte. Von den fünf verschiedenen Autismusmäusemutationen unterschieden sich die Augenblinzeldifferenzen in zwei verschiedene Kategorien: 1) Augenverknüpfungsprobleme beim Assoziieren des Lichtblitzes mit dem Luftstoß. 2) Übertragen des Lichts und des Luftstoßes in eine augenverknüpfende Aktion.

Genauer gesagt stellen die Forscher fest: "Mäuse, die TSC1 vermissen, lernen nie, den Luftstoß vorherzusehen, und die SHANK3-, 15q-Duplikations- und CNTNAP2-Mäuse erwarten es signifikant seltener als die Kontrollen. Mäuse mit Mutante MeCP2 lernen zu blinzeln, aber ihr Timing ist aus: Sie schließen ihre Augen zu spät und weniger vollständig als die Kontrollen. SHANK3- und TSC1-mutierte Mäuse schließen auch ihre Augen weniger als die Kontrollen, aber SHANK3-Mäuse scheinen ein wenig zu früh zu blinzeln. "

Schlussfolgerung: Die Aufnahme und Integration von sensorischen Informationen beruht auf Purkinje-Zellen und Körnerzellen im Kleinhirn

Zeichnung von Purkinje-Zellen (A) und Körnerzellen (B) im Kleinhirn von Santiago Ramón y Cajal.

Quelle: Santiago Ramón y Cajal / Öffentlicher Bereich

Die neueste Studie von Wang und Kollegen zeigt, dass die Wahrscheinlichkeit einer typischen Augmentationskonditionierung durch verschiedene Mutationen im Kleinhirn reduziert wurde. Durch die Identifizierung, wie spezifische Mutationen mit verschiedenen Arten von abnormal gelernten Reaktionen während der Augmentationskonditionierung verknüpft sind, nähern sich die Forscher einem Rätsel, wie genau das Kleinhirn mit Autismus in Verbindung gebracht wird.

In der Pressemitteilung sagte Matt Mosconi, Assistenzprofessor für Psychiatrie an der Universität von Texas, Southwestern in Dallas: "Die wahre Bedeutung dieser Studie liegt darin, dass sie darauf hindeutet, dass der Schweregrad und die Art der Kleinhirnveränderungen in den verschiedenen Modellen variieren können."

Genauer gesagt werden SHANK3 und MeCP2 in Körnerzellen-Neuronen im Kleinhirn exprimiert, die sensorische Signale empfangen . Daher legen diese Ergebnisse nahe, dass Körnerzellen Teil eines Schaltkreises sind, der das Timing von Blinzeln steuert. Auf der anderen Seite wird TSC1 in Purkinje-Zellen exprimiert, die zu einem Schaltkreis gehören, der die Integration sensorischer Informationen unterstützt.

Es scheint, dass das Empfangen und Integrieren von sensorischen Informationen auf einer optimalen Funktion sowohl der Körnerzellen als auch der Purkinje-Zellen beruht. Wenn es in diesen verschiedenen Zellen Anomalien gibt, können Autismus-bezogene sensorische Probleme in unterschiedlichem Ausmaß auftreten.

Die Autoren schlussfolgern: "Insgesamt sind unsere Beobachtungen möglicherweise auf Defekte des instruierten Lernens in der olivo-cerebellären Schleife und die Antwortdarstellung im Verlauf der Körnerzellen zurückzuführen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Defekte in der assoziativen zeitlichen Bindung sensorischer Ereignisse im Autismus-Mausmodell weit verbreitet sind. "

Um mehr über das Kleinhirn zu lesen, sehen Sie sich meine früheren Beiträge von Psychology Today an :

• "Das Kleinhirn beeinflusst tief unsere Gedanken und Gefühle"
• "Das Kleinhirn, Hirnrinde und Autismus sind miteinander verflochten"
• "Autismus-Gene können Verbindungen zwischen Gehirnregionen stören"
• "Wie sind Purkinje-Zellen im Kleinhirn mit Autismus verbunden?"
• "Autismus, Purkinje-Zellen und das Kleinhirn sind miteinander verflochten"
• "Forschung verbindet Autismus-Schweregrad mit motorischen Fähigkeiten Defizite"
• "Wie verhindert Ihr Kleinhirn Lähmung durch Analyse?"
• "Wie funktioniert die Praxis Hardwire Long-Term Muscle Memory?"
• "Neurowissenschaftler entdecken, wie Übung den Meister macht"
• "Möchten Sie Ihre kognitiven Fähigkeiten verbessern? Geh auf einen Baum! "
• "Das Kleinhirn kann der Sitz der Kreativität sein"

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