Ulteriori collegamenti di ricerca autismo e il cervelletto

Cervelletto (latino per piccolo cervello) in rosso.

Fonte: database delle scienze della vita / Wikimedia Commons

Un nuovo studio condotto da Samuel Wang, professore di biologia molecolare alla Princeton University, suggerisce che le anormalità del cervelletto sono correlate con alcune delle difficoltà sensoriali riscontrate nei disturbi dello spettro autistico (ASD). Fino ad ora, sono state riportate difficoltà di integrazione sensoriale nell'autismo, ma i meccanismi sottostanti del circuito cerebrale sono rimasti enigmatici.

Nei precedenti post sul blog di Psychology Today , ho scritto ampiamente sulla ricerca che Sam Wang e colleghi hanno condotto sul cervelletto. Questa voce è un aggiornamento di un post di novembre 2014 che ho scritto intitolato "Come sono le cellule di Purkinje nel cervelletto legate all'autismo?"

Il nuovo studio di Wang et al. Ha utilizzato cinque diversi modelli di topo correlati all'autismo – ciascuno con una diversa mutazione genetica precedentemente correlata all'autismo – per aiutare il team di ricercatori a identificare correlazioni specifiche tra ciascuna mutazione e vari tipi di condizionamento ritardato. I topi portatori di una qualsiasi delle cinque mutazioni legate all'autismo hanno tutti difficoltà a associare un bagliore di luce e un soffio d'aria durante il condizionamento classico del contatto visivo.

Lo studio del luglio 2015, "Cerebellar Associative Sensory Learning Defects in Five Mouse Autism Models", è stato pubblicato sulla rivista Elife . Cerebella r è la parola sorella di "cerebrale". Cerebellar significa relazionarsi o essere associato al cervelletto.

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Come è associato il cervelletto ai disturbi dello spettro autistico?

I disturbi dello spettro autistico negli esseri umani sono tipicamente caratterizzati da deficit sociali, difficoltà di comunicazione, comportamenti ripetitivi, problemi di informazione sensoriale e, in alcuni casi, ritardi cognitivi.

Fino ad ora, era sconcertante quali circuiti nel cervello fossero responsabili di varie differenze nel condizionamento del riflesso del viso e nell'autismo. Il nuovo studio apre nuovi orizzonti chiedendo se versioni specifiche di geni che aumentano il rischio di autismo negli esseri umani interrompano anche il condizionamento oculare nei topi.

Le nuove scoperte suggeriscono che i topi "autistici" hanno difficoltà a ricevere e integrare le informazioni sensoriali da più sensi, una funzione cerebrale regolata dal cervelletto. In un comunicato stampa, Wang ha detto: "Molte persone con autismo hanno difficoltà ad integrare le informazioni provenienti da più sensi. Il test del soffio d'aria può modellare questa lotta sensoriale. "

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Il cervelletto riceve una moltitudine di informazioni sensoriali e traduce questo input in azioni coordinate. Precedenti studi di imaging cerebrale e postmortem hanno trovato anomalie nel cervelletto di persone con autismo. Tuttavia, il modo esatto in cui queste anomalie si riferiscono ai sintomi dell'autismo rimane poco chiaro.

I ricercatori usano il condizionamento Eyeblink per collegare l'autismo e il cervelletto

Quando un test di percezione sensoriale che coinvolge i riflessi cerebellari viene eseguito in un laboratorio, la misurazione più utilizzata è una forma di apprendimento riflessivo o condizionamento classico chiamato "condizionamento del collimatore".

Il processo di condizionamento del riflesso è relativamente semplice. Consiste nell'accoppiare uno stimolo uditivo o visivo (lo stimolo condizionato (CS)) con uno stimolo incondizionato (US) che attira l'occhio, come una lieve soffio d'aria nella cornea. In entrambi i topi e gli umani, il riflesso dell'occhio si basa sul cervelletto e diventa cablato nei neuroni cerebellari che includono cellule di granuli e Purkinje. In un comunicato stampa, Wang ha dichiarato:

Alcune persone con autismo hanno anche difficoltà ad anticipare una boccata d'aria. L'esecuzione di questo test nei bambini piccoli può rivelare problemi di integrazione sensoriale prima che compaiano altri sintomi di autismo. Se ci pensi, tutto l'apprendimento della prima infanzia è multisensoriale Cos'altro fanno i bambini se non collegare il gusto del latte con la voce di mamma?

Per questo esperimento, i ricercatori hanno fissato un piccolo magnete alla palpebra inferiore di ciascun topo e hanno anche posizionato un rilevatore sulla palpebra superiore per misurare la velocità e la completezza di ciascun topo che lampeggiava con la combinazione di un lampo di luce e un soffio d'aria. Delle cinque diverse mutazioni dei topi di autismo, le differenze di collisione si sono ridotte in due categorie distinte: 1) Problemi di eyeblinking con l'associazione del bagliore di luce con il soffio d'aria. 2) Tradurre la luce e il soffio d'aria in un'azione che fa battere gli occhi.

Più nello specifico, i ricercatori affermano: "I topi che mancano di TSC1 non imparano mai ad anticipare il soffio d'aria, e i topi SHANK3, 15q di duplicazione e CNTNAP2 lo anticipano molto meno spesso rispetto ai controlli. I topi con il mutante MeCP2 imparano a battere le palpebre, ma il loro tempo è scaduto: chiudono gli occhi troppo tardi e meno completamente dei controlli. Anche i topi mutanti SHANK3 e TSC1 chiudono gli occhi meno dei controlli, ma i topi SHANK3 sembrano lampeggiare un po 'troppo presto. "

Conclusione: la ricezione e l'integrazione di informazioni sensoriali si basano su cellule di Purkinje e cellule di granuli nel cervelletto

Disegno di cellule di Purkinje (A) e cellule di granuli (B) nel cervelletto di Santiago Ramón y Cajal.

Fonte: Santiago Ramón y Cajal / Dominio Pubblico

L'ultimo studio di Wang e colleghi mostra che la probabilità di un tipico condizionamento del collirio è stata ridotta da varie mutazioni nel cervelletto. Identificando il modo in cui specifiche mutazioni sono collegate a vari tipi di risposte apprese anormali durante il condizionamento del riflesso dell'occhio, i ricercatori si avvicinano ancora di più alla soluzione dell'enigma di come il cervelletto è collegato all'autismo.

Nel comunicato stampa, Matt Mosconi, assistente professore di psichiatria presso l'Università del Texas, nel sud-ovest di Dallas, ha dichiarato: "La vera importanza di questo studio è che suggerisce che la gravità e la natura delle alterazioni cerebellari possono variare nei diversi modelli".

Più specificamente, SHANK3 e MeCP2 sono espressi in cellule granulari, neuroni nel cervelletto che ricevono segnali sensoriali. Pertanto, questi risultati suggeriscono che le cellule granulari fanno parte di un circuito che controlla il tempo dei lampi. Il rovescio della medaglia, TSC1 è espresso in cellule di Purkinje, che appartengono a un circuito che aiuta a integrare le informazioni sensoriali.

Sembra che ricevere e integrare le informazioni sensoriali si basi sulla funzione ottimale sia delle cellule granulari che delle cellule di Purkinje. Quando ci sono anomalie in queste varie cellule, i problemi sensoriali correlati all'autismo possono verificarsi a vari livelli.

Gli autori concludono: "Nel complesso, le nostre osservazioni sono potenzialmente spiegate da difetti nell'apprendimento istruito nel circuito olivocerebellare e nella rappresentazione della risposta nella via delle cellule dei granuli. I nostri risultati indicano che i difetti nel legame temporale associativo degli eventi sensoriali sono molto diffusi nel modello di topo autistico. "

Per saperne di più sul cervelletto, controlla i miei post precedenti di Psychology Today :

• "Il cervelletto influenza profondamente i nostri pensieri ed emozioni"
• "Il cervelletto, la corteccia cerebrale e l'autismo sono intrecciati"
• "I geni dell'autismo possono interrompere i collegamenti tra le regioni del cervello"
• "Come sono le cellule di Purkinje nel cervelletto legate all'autismo?"
• "L'autismo, le cellule di Purkinje e il cervelletto sono intrecciati"
• "La ricerca collega la gravità dell'autismo con le carenze di abilità motorie"
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