Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature Neuroscience.«Шизофрению, почти неизлечимо сложное заболевание, практически невозможно вылечить полностью — в значительной степени потому, что она действует как два расстройства в одном», — сказал Джозеф Гогос, доктор медицинских наук, главный исследователь Колумбийского института психического и мозгового поведения Мортимера Б. Цукермана. и соавтор статьи. «С одной стороны, у вас паранойя, галлюцинации и бред; с другой — у вас серьезный дефицит памяти. Нейролептики, которые лечат первый класс симптомов, совершенно неэффективны при лечении второго. Причины этого просты: мы еще не понимаем, что происходит в мозгу больных шизофренией.
Поэтому взлом кода шизофрении должен начинаться с расшифровки ее биологического происхождения, говорит доктор Гогос, который также является профессором физиологии, клеточной биофизики и нейробиологии в Медицинском центре Колумбийского университета (CUMC). Это привело к тому, что в последнее время обратили внимание на нарушения памяти, которые так часто встречаются у пациентов с шизофренией.
В этом новом исследовании доктор Гогос объединился с Аттилой Лозонци, доктором медицины, другим главным исследователем Института Цукермана, чтобы исследовать эпизодическую память, которая серьезно нарушается в случаях шизофрении.«Эпизодическая память — это хранилище информации о прошлом в мозгу; способ путешествовать в обратном направлении, чтобы вспомнить определенный момент времени», — сказал доктор Лозонци, который также был ведущим автором. «Этот тип памяти имеет решающее значение для изучения и функционирования в повседневной жизни».Для этого исследования команда сосредоточилась на области мозга под названием CA1, расположенной в гиппокампе, которая играет роль как в навигации, так и в эпизодической памяти. Ранее сообщалось о физических изменениях CA1 среди пациентов с шизофренией.
CA1 является домом для размещения клеток, которые в совокупности образуют внутренние карты в мозгу, критически важные для навигации по окружающему миру. Ячейки места CA1 также кодируют пространственные аспекты эпизодических воспоминаний, например, где вы были, когда в последний раз видели своего лучшего друга, или место, где ваши родители всегда хранили праздничные украшения.«Последние достижения в области технологий визуализации теперь дают нам возможность наблюдать за активностью сотен пространственных клеток в CA1 в реальном времени, пока животное формирует и воспроизводит воспоминания», — сказал доктор Лозонци, который также является доцентом нейробиологии в CUMC. . «Мы разработали эксперименты по регистрации активности CA1 у мышей, которые были генетически модифицированы для имитации шизофрении, и сравнили их с нормальными, здоровыми мышами».
Исследователи поместили обе группы животных на беговую дорожку под двухфотонный микроскоп с высоким разрешением, где они были подвержены различным видам, звукам и запахам (включая водную награду, размещенную в неотмеченных местах на беговой дорожке). Эти эксперименты были разработаны, чтобы проверить способность животных ориентироваться в новой среде, помнить, как ориентироваться в знакомой среде, и быстро адаптироваться к изменению среды.
Две группы мышей показали поразительные различия в поведении и активности клеток. В то время как обе группы могли успешно перемещаться в новой среде, у шизофреникообразных мышей было больше проблем с запоминанием привычной среды изо дня в день, а также с адаптацией, когда аспекты этой среды менялись. Одновременно отслеживая расположение клеток животных с помощью двухфотонного микроскопа, команда заметила разницу.
«Когда здоровые мыши приближались к чему-то знакомому, например, к воде, их локальные клетки активировались с возрастающей интенсивностью, а затем затихали по мере того, как животные удалялись», — пояснил доктор Лозонци. «И когда мы переместили местоположение воды и дали животным возможность заново запомнить, где она находится, активность их клеток места отразила новое местоположение».Но мозг шизофренических мышей был другим. При перемещении водной награды их ячейки места не менялись.
Ученые утверждают, что неспособность клеток мозга к адаптации может отражать ключевой и более общий механизм дефицита памяти при шизофрении. Это также может стать новой целью для вмешательства в связи с наркотиками.
«Эти исследования помогают понять заболевание, которое остается биологической загадкой», — сказал д-р Гогос. «Выявляя множество причин шизофрении, мы открываем множество точек вмешательства, чтобы замедлить, остановить и даже предотвратить заболевание, что может значительно улучшить жизнь пациентов и их семей».