Исследователи определили белок, необходимый для поддержания поведенческой гибкости, который позволяет нам изменять наше поведение, чтобы приспособиться к обстоятельствам, которые похожи, но не идентичны, с предыдущим опытом. Их выводы, опубликованные в журнале Cell Reports, могут предложить новые взгляды на то, как бороться с аутизмом и шизофренией – недугами, характеризующимися нарушением поведенческой гибкости.
Наши сохраненные воспоминания из предыдущего опыта позволяют нам повторять определенные задачи. Например, после поездки в определенное место мы вспоминаем маршрут в следующий раз, когда совершаем эту поездку. Однако иногда обстоятельства меняются – одна дорога на маршруте временно закрыта – и нам нужно внести коррективы, чтобы добраться до пункта назначения. Наша поведенческая гибкость позволяет нам вносить такие изменения, а затем успешно выполнять нашу задачу. Частично это вызвано синтезом белка, который вызывает зависящие от опыта изменения в нейронных функциях и поведении.
Однако у многих этот процесс нарушен, что мешает приспособиться к поведению в различных обстоятельствах. В исследовании Cell Reports исследователи стремились понять, как регулируется синтез белка во время поведенческой гибкости.
Для этого они сосредоточились на киназе PERK, ферменте, регулирующем синтез белка. Известно, что PERK модифицирует eIF2alpha, фактор, необходимый для правильного синтеза белка. Их эксперименты включали сравнение нормальных лабораторных мышей, у которых был фермент, с мышами, у которых он отсутствовал.
В своем исследовании мышей попросили перемещаться по водному лабиринту, который включал подъем на платформу, чтобы выбраться из воды. Нормальные мыши и мыши без PERK научились выполнять эту задачу.
Однако на втором этапе исследователи проверили поведенческую гибкость мышей, переместив платформу лабиринта в другое место, тем самым потребовав от них реагировать на изменение ландшафта. Здесь обычные мыши обнаружили платформу, но те, у кого не было PERK, не смогли этого сделать или им потребовалось значительно больше времени для выполнения задачи.
Второй эксперимент предлагал другую проверку роли PERK в повышении поведенческой гибкости. В этом случае как нормальные, так и мутантные мыши слышали звуковой сигнал, за которым последовал легкий удар ногой. На этом этапе у всех мышей развилась нормальная реакция страха – замирание на звуке в ожидании удара ногой. Однако впоследствии исследователи исключили из процедуры ударную нагрузку на стопу, и мыши слышали только тональный сигнал. В конце концов, нормальные мыши скорректировали свои реакции, чтобы они не замерзали после звукового сигнала. Однако мутантные мыши продолжали реагировать, как если бы они ожидали, что последует удар ногой.
Исследователи искали дополнительную поддержку своего вывода о том, что отсутствие PERK может способствовать нарушению поведенческой гибкости при неврологических расстройствах человека. Для этого они провели посмертный анализ образцов лобной коры головного мозга человека у пациентов, страдающих шизофренией, которые часто проявляют негибкость поведения, и у здоровых людей. Образцы из контрольной группы показали нормальные уровни PERK, в то время как образцы из пациентов с шизофренией имели значительно сниженные уровни белка.
"Быстро расширяющийся список неврологических расстройств и нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и синдром ломкой Х-хромосомы, уже связаны с аберрантным синтезом белка," объяснил Эрик Кланн, профессор Центра нейронологии Нью-Йоркского университета и один из соавторов исследования. "Наши результаты показывают важность PERK в поддержании поведенческой гибкости и то, как его отсутствие может быть связано с шизофренией. Дальнейшие исследования, разъясняющие особую роль PERK-регулируемого синтеза белка в головном мозге, могут предоставить новые возможности для борьбы с такими широко распространенными и часто изнурительными неврологическими расстройствами."