Нейробиологи из США обнаружили у мышей ген, варианты которого связаны с уровнем внимания. Речь идёт о гене Homer1: животные с пониженной его экспрессией демонстрировали более высокую внимательность, чем сородичи. Работа опубликована в журнале Nature Neuroscience.
Префронтальная кора (ПФК) отвечает за отбор значимой информации из потока сенсорных сигналов и является одной из ключевых мишеней препаратов при синдроме дефицита внимания и гиперактивности. Ранее на моделях уже показывали, что при повышенном внимании в ПФК активируются тормозные нейроны с парвальбумином, выделяющие гамма‑аминомасляную кислоту (ГАМК). Однако оставалось непонятно, какие генетические факторы определяют различия во внимании между отдельными особями.
Команда Закари Гершона из Рокфеллеровского университета протестировала 200 взрослых аутбредных мышей в задаче на преимпульсное ингибирование — подавление испуга при громком звуке, которому предшествовал слабый сигнал. Этот показатель рассматривают как маркёр способности мозга фильтровать информацию. После поведенческих тестов животных генотипировали.
На 13‑й хромосоме исследователи выявили локус, связанный именно с различиями в преимпульсном ингибировании. Были выделены два гаплотипа: B6 — с сильным затуханием реакции на громкий звук после тихого сигнала (лучшее фильтрование), и WSB/EiJ — со слабым. На инбредных линиях, гомозиготных по разным гаплотипам, подтвердили, что вариации в этом локусе объясняют отличие во внимании и времени реакции.
Анализ экспрессии генов показал, что в этом локусе по‑разному работает Homer1. У наиболее внимательных мышей уровень Homer1 был снижен в префронтальной коре и таламусе. Однако прямое подавление или усиление экспрессии Homer1 у взрослых животных не влияло на показатели внимания, что указывало на важность именно раннего периода развития.
Дальнейшие опыты показали, что отличия в экспрессии Homer1 появляются уже на третьей неделе после рождения. Когда в этот возрастной период экспрессию гена искусственно снижали примерно на 60%, у мышей улучшались показатели преимпульсного ингибирования и внимание в нескольких тестах. В одной из задач на время реакции контрольные животные отвечали на стимул в среднем за 2,5 секунды, тогда как мыши с подавленным Homer1 — за 2 секунды.
Секвенирование РНК отдельных клеток ПФК выявило, что при низкой экспрессии Homer1 выше уровень генов ГАМК‑рецепторов и ниже — генов глутаматергических рецепторов. Такие нейроны быстрее реагировали на тормозные сигналы ГАМК и медленнее — на возбуждающие. В результате общий тормозной тонус в ПФК усиливался, но её активность становилась более адаптивной: быстро возрастала при появлении значимого стимула и снижалась после его обработки. У мышей с высоким Homer1 активность ПФК оставалась повышенной на протяжении всего теста.
Авторы делают вывод, что естественное подавление Homer1 в раннем возрасте формирует более эффективную систему торможения в префронтальной коре и повышает внимание во взрослом состоянии. Они отмечают, что Homer1 и связанные с ним гены ранее ассоциировались с СДВГ, аутизмом и шизофренией у людей. При этом на уровень внимания влияют и внешние факторы: его могут снижать, например, чрезмерное использование социальных сетей и повышать — активности на свежем воздухе.
Читайте также: