研究チームはマウスの心を落ち着かせ、注意力を高める遺伝子を発見

研究者らは、マウスの心を落ち着かせ、注意力を高める遺伝子を特定した。

ADHD などの注意障害には、信号とノイズを区別する能力の低下が伴います。脳は常に情報にさらされているため、集中力は気を散らすものを排除し、重要なものを検出する脳の能力にかかっています。現在使用されている覚醒剤は、注意を制御することが知られている前頭前回路の活動を促進することにより、注意を改善します。

しかし、新しい研究は、注意力を向上させる別の方法を示唆しています。それは、無関係な騒音を抑える方法として、背景活動を減らすことです。

ある論文で 自然神経科学、研究者らは、Homer1 遺伝子がまさにそのように注意を形成する上で重要な役割を果たしているということを示しています。遺伝子の 2 つの特定のバージョンのレベルが低いマウスは、脳活動がより静かになり、集中力が向上しました。この発見は、心を落ち着かせるための新たな治療アプローチに向けた第一歩となる可能性があり、ADHDだけでなく、自閉症や統合失調症など、感覚過負荷を特徴としすでにHomer1と関連している関連疾患にも影響を及ぼしている。

「我々が発見した遺伝子は、注意力に顕著な影響を及ぼし、人間にも関連しています」とロックフェラー大学のスコラー・ホーバッハ家の神経力学と認知研究所の所長、プリヤ・ラジャセトゥパシーは言う。

研究者たちが注意力の遺伝学の研究に着手したとき、Homer1 に到達するとは予想していませんでした。この遺伝子は神経伝達における役割について科学者によく知られており、Homer1 の相互作用するタンパク質の多くが注意障害に関するヒトの遺伝学的研究で明らかになっているが、Homer1 自体がバスを操縦している可能性を示す兆候はこれまでなかった。

研究チームは、ヒト集団に見られる遺伝的多様性を模倣するために、野生の祖先を持つものも含む、8つの異なる親系統から異系交配した約200匹のマウスのゲノムをスキャンすることから始めた。この異常に幅広い変異により、見逃してしまう可能性のある遺伝的影響を発見することが可能になりました。

「これは大変な努力であり、この分野では斬新でした」とラジャセトゥパシー氏は言い、博士課程の学生ザカリー・ガーション氏の功績を称える。

このアプローチを使用して、研究者らは最終的に、成績の良いマウスは脳の注意の中枢である前頭前野のHomer1レベルがはるかに低いという観察結果に絞り込んだ。この遺伝子は、マウス間の注意力のばらつきのほぼ 20% を占める遺伝子座内で発見されました。これは「大きな影響です」とラジャセトゥパシー氏は言います。

「実験計画によりこの数値が過大評価されている可能性がありますが、それを考慮しても、これはかなりの効果です。」

さらに詳しく調べると、特に Homer1a と Ania3 として知られる Homer1 のバージョンが違いを引き起こしていることがわかりました。注意課題で優れた成績を収めたマウスは、前頭前皮質にこれらの短いバージョンの遺伝子のレベルが自然に低くなっていましたが、遺伝子の他の長いアイソフォームはどれも持っていませんでした。その後の実験では、狭い発達期間中に思春期のマウスでこれらのバージョンをダイヤルダウンすると、顕著な改善が得られることが示されました。複数の行動テストを通じて、マウスはより速く、より正確になり、気が散りにくくなりました。しかし、成体マウスで同じ操作を行っても効果はなく、Homer1 の影響が幼少期の重要な時期に限定されているようであることが示されました。

しかし、最大の驚きは、Homer1 が脳に何をしているかを研究チームが機構的に調べたときに起こりました。彼らは、前頭前皮質ニューロンのHomer1を減少させると、それらの細胞が神経系の分子ブレーキであるGABA受容体を上方制御することを発見した。この変化により、ベースラインがより静かになり、合図が現れたときに活動がより集中的に爆発するようになりました。ニューロンは無差別に発火するのではなく、重要な瞬間のために活動を保存し、より正確な応答を可能にしました。

「より注意深いマウスは、前頭前皮質の活動性が低下するのではなく、より多く活動するだろうと私たちは確信していました」とラジャセトゥパシー氏は言う。 「しかし、これにはある程度の意味がありました。注意とは、騒音を遮断することにも意味があります。」

自身も ADHD を抱えて暮らしているガーションさんにとって、この結果はそれほど驚くべきものではありませんでした。 「これは私の物語の一部であり、遺伝子マッピングを注意力に適用したいという私へのインスピレーションの 1 つです。」と彼は言います。

実際、Gershon 氏は、Homer1 を減らすことで気が散る要素が減り、集中力が向上することに研究室で最初に気づきました。彼にとって、それは完全に理にかなっていました。 「深呼吸、マインドフルネス、瞑想、神経系を落ち着かせるなど、人々はこれらの活動の後に集中力が向上したと一貫して報告しています」と彼は言います。

注意障害に対する既存の治療法は、興奮剤を使用して前頭前回路の興奮信号を増幅させます。しかし、これらの新たな発見は、ADHDを刺激するのではなく、落ち着かせる新しい種類のADHD治療薬の潜在的な経路を示している。また、これまでの研究でHomer1の相互作用タンパク質がADHD、統合失調症、自閉症と関連付けられているという事実は、この遺伝子のさらなる研究が、感覚過負荷をすべて伴う多くの神経発達障害について考えるための新しい枠組みを提供する可能性があることを示唆している。

ラジャセトゥパシー研究室の今後の研究では、Homer1 レベルの正確な分子標的をもたらす可能性のある治療法に目を向けて、注意力の遺伝学をより深く理解するよう努める予定です。

「Homer1には薬理学的に標的にできるスプライス部位があり、これは脳の信号対雑音レベルの調整を助ける理想的な方法かもしれない」とラジャセトゥパシー氏は言う。

「これは、瞑想と同様の鎮静効果を持つ薬を開発するための魅力的な道を提供します。」

ソース： ロックフェラー大学