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Autismo
Tecnologia pioneira induz e anula déficits sociais e comportamentais em ratos
Investigadores da Stanford University School of Medicine foram capazes de provocar, e depois anular, déficits sociais e comportamentais em ratos, que se assemelham aos observados em pessoas com autismo e esquizofrenia, graças a uma tecnologia que permite aos cientistas manipular com precisão a atividade das células nervosas no cérebro. Em sincronia com este comportamento experimentalmente socialmente aberrante induzido, os ratos apresentaram um padrão de ondas cerebrais chamado oscilação gama que tem sido associados com o autismo e esquizofrenia nos seres humanos.
Os resultados, publicados online na revista Nature a 27 de julho, vem dar credibilidade a uma hipótese que tem sido muito falada mas de difícil de testar, até agora. Elas marcam a primeira demonstração, dizem os pesquisadores que a elevação de susceptibilidade do cérebro à estimulação pode produzir déficits sociais semelhantes aos do autismo e esquizofrenia, e que em seguida, restaurando o equilíbrio facilita os sintomas.
Notícia completa AQUI
Déficits sociais associados com o autismo, a esquizofrenia induzida em ratos com a nova tecnologia pioneira por cientistas de Stanford
POR BRUCE GOLDMAN
Karl Deisseroth
Pesquisadores da Stanford University School of Medicine foram capazes de ligar, e depois desligar, social-comportamento déficits em ratos que se assemelham aos observados em pessoas com autismo e esquizofrenia, graças a uma tecnologia que permite aos cientistas manipular precisamente a atividade do nervo na cérebro. Em sincronia com este comportamento induzida experimentalmente socialmente aberrante, os ratos apresentaram um padrão de ondas cerebrais chamado oscilação gama que tem sido associados com o autismo e esquizofrenia nos seres humanos, dizem os pesquisadores.
Os resultados, publicados online na revista Nature em 27 de julho, dar credibilidade a uma hipótese que tem sido muito flutuou, mas difícil de teste, até agora. Elas marcam a primeira demonstração, os pesquisadores disseram, que a elevação de suscetibilidade do cérebro à estimulação pode produzir déficits sociais semelhantes aos do autismo e esquizofrenia, e que em seguida, restaurando o equilíbrio facilita os sintomas.
Transtorno do espectro do autismo e esquizofrenia cada afetam quase 1 por cento de todas as pessoas. No momento, não existem medicamentos bons para atenuar os déficits sociais-comportamentais de qualquer desordem. Enquanto eles diferem em muitos aspectos, cada síndrome é extremamente complexo, envolvendo diversos déficits incluindo disfunção social. Os ratos são animais sociais, e há muitos bem estabelecidos testes de sociabilidade nesses animais.
Comportamento social não pode ser atribuída a uma única região do cérebro, disse Karl Deisseroth, MD, PhD, professor associado de psiquiatria e ciências comportamentais e de bioengenharia e autor sênior do estudo. "Para formar um padrão coerente de um outro indivíduo, é necessário integrar rapidamente todos os tipos de sensações. E isso é apenas a ponta do iceberg ", disse Deisseroth, um psiquiatra que rotineiramente vê espectro autista pacientes. "Está tudo mudando, milissegundo por milissegundo, como tanto você como o ato individual outros e reagir. Você tem que constantemente alteram suas próprias previsões sobre o que virá a seguir. Este tipo de interação é imensamente mais incerto do que, por exemplo, a atividade predador / presa. Parece que ela tem de envolver todo o cérebro, não parte apenas um ou outro do mesmo. "Notícias relacionadas
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*
Uma hipótese sustenta que intrigante disfunções sociais característicos do autismo e esquizofrenia pode-tronco de um balanço alterado na propensão de células nervosas excitatórios contra inibitória no cérebro ao fogo, resultando em um total hiper-responsividade à estimulação. Evidência para esta hipótese inclui a maior taxa de apreensão entre os pacientes com autismo, eo fato de que muitos cérebros de crianças autistas apresentam níveis elevados de uma alta freqüência padrão de ondas cerebrais - conhecidos como "oscilação gamma" - que podem ser captados por um eletroencefalograma . Muitos esquizofrênicos também apresentam déficits sociais, bem como níveis mais elevados deste padrão de ondas cerebrais anormais, mesmo em repouso.
Além disso, disse Deisseroth, "crianças autistas parece ser o excesso de responder aos estímulos do ambiente." Por exemplo, eles encontram o contato visual impressionante, ou pode cobrir seus ouvidos se não houver muitas pessoas falando ao mesmo tempo.
Não houve nenhuma maneira direta para testar a "excitação / inibição de equilíbrio" hipótese, Deisseroth. Tem sido impossível experimentalmente alterar o equilíbrio entre a excitação e inibição no cérebro seletivamente levantando as propensões disparo de uma classe de células nervosas, mas não a classe adversária, porque tem havido nenhuma droga ou métodos eletrofisiológicos que atuam somente nas células excitatórias do cérebro, ou apenas sobre as células inibitórias.
Mas a equipe Deisseroth tem uma maneira de fazer isso, com uma nova tecnologia, pioneira em seu laboratório e optogenética chamado: tipos específicos seletivamente bioengenharia de células nervosas para que eles respondem à luz. Estas células podem ser de bioengenharia para ser mais ou menos provável - dependendo da intenção dos pesquisadores - para retransmitir um impulso para a próxima célula nervosa em um circuito. Assim, com o apertar de um botão, os cientistas podem ativar um circuito nervosas no cérebro ou inibi-la. Células nervosas também podem ser prestados ágil, de várias maneiras, para diferentes freqüências de luz, permitindo que vários circuitos a ser manipulado de uma vez. (A técnica optogenetic não pode ser utilizado em seres humanos neste momento, uma vez que exige ainda experimental modificações genéticas para as células cerebrais).
Para os experimentos neste estudo, os investigadores alvo as células nervosas excitatórios e inibitórios do córtex pré-frontal medial, a parte mais avançada do cérebro do rato, disse Deisseroth. Esta região é muito bem servida everyplace mais no cérebro e está envolvida em processos tais como o comportamento de planejamento, execução, personalidade e social, ele disse.
"Nós não quis precisamente direta os padrões de disparo das células excitatória ou inibitória", disse Deisseroth. "Nós não saberia por onde começar, porque não sabemos os códigos neurais do comportamento. Nós só queríamos excitabilidade viés. "
Em vez disso, os pesquisadores bioengenharia as células nervosas para responder às bandas de comprimento de onda específico de luz, tornando-se, por longos períodos de tempo, mais ou menos propensos ao fogo. "As células nervosas têm um tudo-ou-nada ponto de inflexão", disse Deisseroth. "Até esse ponto, eles não vão fazer muito. Mas a um certo limiar, eles fogo. "
Do estudo dois primeiros co-autores, pesquisador pós-doutorado Ofer Yizhar, PhD, (agora no Instituto Weizmann de Ciência em Rehovot, Israel), e Lief Fenno, um estudante de pós-graduação no programa da escola de medicina do MD / PhD, formas concebidas de ativar ou inibir circuitos cerebrais por um pulso de luz por até meia hora, diversamente aumentando ou diminuindo a propensão de disparo das células nervosas nos circuitos. Este período foi longo o suficiente para deixar os animais se envolver em vários testes de comportamento social.
Os pesquisadores submetidos os ratos que tinham de bioengenharia para ensaios padrão de comportamento de roedores, e compararam os resultados com os resultados utilizando camundongos normais.
Os ratos não apresentaram diferença experimental de camundongos normais em testes de seus níveis de ansiedade, a sua tendência para se mover ou a sua curiosidade sobre novos objetos. Mas, a equipe observou, os animais em cujo pré-frontal medial excitabilidade do córtex tinha sido estimulado optogenetically perdeu praticamente todos os interesses em se envolver com outros ratos a que foram expostos. (Os camundongos normais eram muito mais curioso sobre o outro.)
"Impulsionar suas células nervosas excitantes largamente aboliu o seu comportamento social," disse Deisseroth. Além disso, os cérebros destes ratos mostrou o padrão de oscilação gamma-mesmo que é observado entre muitos autistas e esquizofrênicos. "Quando você aumenta a probabilidade de disparo das células excitatórios no córtex pré-frontal medial, você vê uma oscilação maior gama de imediato, como se poderia prever que seria se essa mudança no equilíbrio de excitação / inibição foram de fato relevante."
E quando os cientistas restaurado o equilíbrio por acelerando inibitória das células nervosas no córtex disparo pré-frontal medial, eles viram uma recuperação moderada, mas significativa da função social.
"Os resultados do comportamento e da correspondência de gamma-oscilação mudanças para alterações no equilíbrio dos animais excitatórios / inibitória que sugerem que o que estamos observando em animais pode ser relevante para as pessoas", disse Deisseroth.
O estudo foi realizado em colaboração com a biofísica experimental professor Peter Hegemann, PhD, e seus colegas da Universidade Humboldt de Berlim, e Huguenard John, PhD, professor de neurologia e ciências neurológicas na Universidade de Stanford. Stanford co-autores adicionais foram bioengenharia pesquisadores de pós-doutorado Thomas Davidson, PhD, Vikaas Sohal, PhD e Inbal Goshen, PhD; neurologia investigador postdoctoral Jeanne Paz, PhD; neurociência estudante Daniel O'Shea; bioengenharia associado de pesquisa Joel Finkelstein, e gerente do laboratório de bioengenharia Charu Ramakrishnan. O financiamento veio do Yu, Woo, Snyder e fundações Keck, e do Instituto Nacional de Saúde Mental, Instituto Nacional de Abuso de Drogas, Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrames, o programa de reparação DARPA eo Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia, bem como o programa CNC em Stanford.
Informações sobre Departamentos de Stanford de Bioengenharia e de Psiquiatria e Ciências Comportamentais, que também apoiou o trabalho, está disponível em http://bioengineering.stanford.edu/ e http://psychiatry.stanford.edu/, respectivamente. O departamento de bioengenharia é operado em conjunto pela Escola de Medicina e da Escola de Engenharia.
POR BRUCE GOLDMAN
Karl Deisseroth
Pesquisadores da Stanford University School of Medicine foram capazes de ligar, e depois desligar, social-comportamento déficits em ratos que se assemelham aos observados em pessoas com autismo e esquizofrenia, graças a uma tecnologia que permite aos cientistas manipular precisamente a atividade do nervo na cérebro. Em sincronia com este comportamento induzida experimentalmente socialmente aberrante, os ratos apresentaram um padrão de ondas cerebrais chamado oscilação gama que tem sido associados com o autismo e esquizofrenia nos seres humanos, dizem os pesquisadores.
Os resultados, publicados online na revista Nature em 27 de julho, dar credibilidade a uma hipótese que tem sido muito flutuou, mas difícil de teste, até agora. Elas marcam a primeira demonstração, os pesquisadores disseram, que a elevação de suscetibilidade do cérebro à estimulação pode produzir déficits sociais semelhantes aos do autismo e esquizofrenia, e que em seguida, restaurando o equilíbrio facilita os sintomas.
Transtorno do espectro do autismo e esquizofrenia cada afetam quase 1 por cento de todas as pessoas. No momento, não existem medicamentos bons para atenuar os déficits sociais-comportamentais de qualquer desordem. Enquanto eles diferem em muitos aspectos, cada síndrome é extremamente complexo, envolvendo diversos déficits incluindo disfunção social. Os ratos são animais sociais, e há muitos bem estabelecidos testes de sociabilidade nesses animais.
Comportamento social não pode ser atribuída a uma única região do cérebro, disse Karl Deisseroth, MD, PhD, professor associado de psiquiatria e ciências comportamentais e de bioengenharia e autor sênior do estudo. "Para formar um padrão coerente de um outro indivíduo, é necessário integrar rapidamente todos os tipos de sensações. E isso é apenas a ponta do iceberg ", disse Deisseroth, um psiquiatra que rotineiramente vê espectro autista pacientes. "Está tudo mudando, milissegundo por milissegundo, como tanto você como o ato individual outros e reagir. Você tem que constantemente alteram suas próprias previsões sobre o que virá a seguir. Este tipo de interação é imensamente mais incerto do que, por exemplo, a atividade predador / presa. Parece que ela tem de envolver todo o cérebro, não parte apenas um ou outro do mesmo. "Notícias relacionadas
* »Cientistas descobrem anti-ansiedade no circuito região do cérebro considerada a sede do medo
* Avanços »Stanford expandir vastamente versatilidade do cérebro optogenética técnica de pesquisa-
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Uma hipótese sustenta que intrigante disfunções sociais característicos do autismo e esquizofrenia pode-tronco de um balanço alterado na propensão de células nervosas excitatórios contra inibitória no cérebro ao fogo, resultando em um total hiper-responsividade à estimulação. Evidência para esta hipótese inclui a maior taxa de apreensão entre os pacientes com autismo, eo fato de que muitos cérebros de crianças autistas apresentam níveis elevados de uma alta freqüência padrão de ondas cerebrais - conhecidos como "oscilação gamma" - que podem ser captados por um eletroencefalograma . Muitos esquizofrênicos também apresentam déficits sociais, bem como níveis mais elevados deste padrão de ondas cerebrais anormais, mesmo em repouso.
Além disso, disse Deisseroth, "crianças autistas parece ser o excesso de responder aos estímulos do ambiente." Por exemplo, eles encontram o contato visual impressionante, ou pode cobrir seus ouvidos se não houver muitas pessoas falando ao mesmo tempo.
Não houve nenhuma maneira direta para testar a "excitação / inibição de equilíbrio" hipótese, Deisseroth. Tem sido impossível experimentalmente alterar o equilíbrio entre a excitação e inibição no cérebro seletivamente levantando as propensões disparo de uma classe de células nervosas, mas não a classe adversária, porque tem havido nenhuma droga ou métodos eletrofisiológicos que atuam somente nas células excitatórias do cérebro, ou apenas sobre as células inibitórias.
Mas a equipe Deisseroth tem uma maneira de fazer isso, com uma nova tecnologia, pioneira em seu laboratório e optogenética chamado: tipos específicos seletivamente bioengenharia de células nervosas para que eles respondem à luz. Estas células podem ser de bioengenharia para ser mais ou menos provável - dependendo da intenção dos pesquisadores - para retransmitir um impulso para a próxima célula nervosa em um circuito. Assim, com o apertar de um botão, os cientistas podem ativar um circuito nervosas no cérebro ou inibi-la. Células nervosas também podem ser prestados ágil, de várias maneiras, para diferentes freqüências de luz, permitindo que vários circuitos a ser manipulado de uma vez. (A técnica optogenetic não pode ser utilizado em seres humanos neste momento, uma vez que exige ainda experimental modificações genéticas para as células cerebrais).
Para os experimentos neste estudo, os investigadores alvo as células nervosas excitatórios e inibitórios do córtex pré-frontal medial, a parte mais avançada do cérebro do rato, disse Deisseroth. Esta região é muito bem servida everyplace mais no cérebro e está envolvida em processos tais como o comportamento de planejamento, execução, personalidade e social, ele disse.
"Nós não quis precisamente direta os padrões de disparo das células excitatória ou inibitória", disse Deisseroth. "Nós não saberia por onde começar, porque não sabemos os códigos neurais do comportamento. Nós só queríamos excitabilidade viés. "
Em vez disso, os pesquisadores bioengenharia as células nervosas para responder às bandas de comprimento de onda específico de luz, tornando-se, por longos períodos de tempo, mais ou menos propensos ao fogo. "As células nervosas têm um tudo-ou-nada ponto de inflexão", disse Deisseroth. "Até esse ponto, eles não vão fazer muito. Mas a um certo limiar, eles fogo. "
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Os ratos não apresentaram diferença experimental de camundongos normais em testes de seus níveis de ansiedade, a sua tendência para se mover ou a sua curiosidade sobre novos objetos. Mas, a equipe observou, os animais em cujo pré-frontal medial excitabilidade do córtex tinha sido estimulado optogenetically perdeu praticamente todos os interesses em se envolver com outros ratos a que foram expostos. (Os camundongos normais eram muito mais curioso sobre o outro.)
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E quando os cientistas restaurado o equilíbrio por acelerando inibitória das células nervosas no córtex disparo pré-frontal medial, eles viram uma recuperação moderada, mas significativa da função social.
"Os resultados do comportamento e da correspondência de gamma-oscilação mudanças para alterações no equilíbrio dos animais excitatórios / inibitória que sugerem que o que estamos observando em animais pode ser relevante para as pessoas", disse Deisseroth.
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