به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، بیش از 70 ژن با اختلال طیف اوتیسم (ASD) مرتبط است، یک حالت از رشد که در‌ان تفاوت‌های مغز منجر به مجموعه‌ایی از رفتارهای تغییر یافته از جمله مشکلات زبان، ارتباطات اجتماعی، بیش فعالی و حرکات تکراری می‌شود. دانشمندان در تلاشند تا این ارتباط‌های خاص را ژن به ژن، نورون به نورون نشان دهند. یکی از این ژن‌ها آستروتاکتین 2 (ASTN2) است. در سال 2018، محققان آزمایشگاه نوروبیولوژی تکاملی در دانشگاه راکفلر کشف کردند که چگونه نقص در پروتئین تولید شده توسط این ژن باعث اختلال در مدار مخچه در کودکان مبتلا به شرایط عصبی رشدی می‌شود. اکنون همان آزمایشگاه دریافته است که از بین بردن این ژن به طور کامل منجر به چندین رفتار بارز اوتیسم می‌شود. همانطور که‌آن‌ها در مقاله جدیدی در PNAS توضیح می‌دهند، موش‌هایی که فاقد ASTN2 بودند، رفتارهای متفاوتی از همنوعان نوع وحشی خود به چهار روش کلیدی نشان دادند: ‌آن‌ها کمتر صدا تولید می‌کردند و اجتماعی می‌شدند، اما در رفتارشان بیش فعالی و تکراری بودن مشاهده می‌شد. میکالینا ‌هانزل، نویسنده اول مقاله می‌گوید: " همه این ویژگی‌ها در افراد مبتلا به ASD مشابهت دارند. در کنار این رفتارها، ما همچنین تغییرات ساختاری و فیزیولوژیکی در مخچه پیدا کردیم." همپنین مری ای.‌هاتن، سرپرست آزمایشگاهی که این بررسی را‌انجام داد، گفت که این یک یافته بزرگ در زمینه علوم اعصاب است. او تأکید می‌کند که مخچه دارای عملکردهای شناختی است که کاملاً مستقل از عملکردهای حرکتی آن است.

نقشی غیرمنتظره

در سال 2010، آزمایشگاه‌هاتن کشف کرد که پروتئین‌های تولید شده توسط ژن ASTN2 به هدایت نورون‌ها در هنگام مهاجرت‌ آن‌ها در طول توسعه مخچه و تشکیل ساختار آن کمک می‌کند. در مطالعه سال 2018،‌ آن‌ها خانواده‌ای را مورد بررسی قرار دادند که در آن سه فرزند هم اختلالات رشد عصبی و هم جهش ASTN2 داشتند. ‌آن‌ها دریافتند که در یک مغز توسعه یافته، پروتئین‌ها نقش هدایت کننده مشابهی دارند، ‌آن‌ها ارتباطات شیمیایی بین نورون‌ها را با هدایت گیرنده‌ها از سطوح عصبی حفظ می‌کنند تا فضا را برای چرخش گیرنده‌های جدید ایجاد کنند. در یک ژن جهش ‌یافته، پروتئین‌ها عمل نمی‌کنند و گیرنده‌ها روی هم‌ انباشته می‌شوند و در نتیجه ترافیکی ایجاد می‌شود که مانع از ارتباطات و اتصالات عصبی می‌شود. این تأثیر را می‌توان در مشکلات کودکان مبتلاء به اوتیسم، که شامل ناتوانی ذهنی، تاخیر زبانی، ADHD و اوتیسم می‌شود، مشاهده کرد. این یافته بخشی از مجموعه رو به رشد شواهدی بود که نشان می‌دهد مخچه، قدیمی‌ترین ساختار قشر مغز، نه تنها برای کنترل حرکتی بلکه برای زبان، شناخت و رفتار اجتماعی نیز مهم است. برای مطالعه کنونی،‌ هانزل می‌خواست ببیند که فقدان کامل ژن ASTN2 چه تأثیری بر ساختار مخچه و رفتار دارد.‌ هانزل همچنین با همکاری با نویسندگان دیگر مطالعه، یعنی زاک هورن، فوق دکترای سابق آزمایشگاه‌هاتن، و با کمک شیائوچینگ گونگ، از مرکز Weill Cornell Medicine، دو سال وقت صرف ساخت یک موش ناک اوت شده کرد که فاقد ژن ASTN2 بود و سپس به بررسی مغز و فعالیت ‌آن در هر دو موش‌های شیرخوار و بالغ پرداخت.

موازی‌های رفتاری

موش‌های ناک اوت شده در چندین آزمایش رفتاری غیرتهاجمی ‌شرکت کردند تا ببینند چگونه با هم آشیانه‌های نوع وحشی خود مقایسه می‌شوند. موش‌های ناک اوت ویژگی‌های متفاوتی را در همه ‌آن‌ها نشان دادند. در یک مطالعه، محققان به‌طور خلاصه موش‌های نوزاد را جدا کردند، سپس‌اندازه‌گیری کردند که با استفاده از صداهای مافوق صوت، چقدر مادرشان را صدا می‌کنند. این صداها بخش مهمی از رفتار اجتماعی و ارتباط موش هستند و یکی از بهترین مواردی هستند که محققان برای ارزیابی مشابهی با مهارت‌های زبانی‌انسان دارند. توله‌های نوع وحشی با استفاده از صداهای پیچیده و متحرک به سرعت مادران خود را صدا می‌کردند، در حالی که توله‌های ناک اوت تماس‌های کمتر و کوتاه‌تری را در محدوده‌ی زمین محدود ‌انجام می‌دادند. ‌هانزل می‌گوید که مشکلات ارتباطی مشابهی در افراد مبتلا به ASD رایج است. او می‌گوید: " این یکی از مشخص‌ترین ویژگی‌ها است، اما در یک طیف وسیع وجود دارد. برخی از افراد مبتلاء به اوتیسم زبان استعاره را درک نمی‌کنند، در حالی که برخی دیگر زبانی را که شنیده‌اند تکرار می‌کنند و برخی دیگر اصلا صحبت نمی‌کنند." در آزمایش دیگری، محققان نحوه تعامل موش‌های ASTN2 با موش‌های آشنا و ناآشنا را آزمایش کردند.‌ آن‌ها (موش‌های ASTN2) ترجیح می‌دادند با موشی که می‌شناسند تعامل کنند تا با موشی که نمی‌شناسند. در مقابل، موش‌های نوع وحشی همیشه تازگی اجتماعی یک چهره جدید را‌انتخاب می‌کنند.‌ هانزل می افزاید:"  این حالت نیز مشابهاتی در رفتار ASD‌ انسانی دارد، با بی میلی نسبت به محیط‌های ناآشنا و افراد رایج. این یک نتیجه بسیار مهم است، زیرا نشان می‌دهد که موش‌هایی که دارای جهش حذفی هستند، تازگی اجتماعی را دوست ندارند و ترجیح می‌دهند با موش‌هایی که می‌شناسند وقت بگذرانند، که مربوط به افراد مبتلا به ASD است که تمایل به تعاملات اجتماعی جدید کمتر از تعاملات جدید دارند. " در آزمایش سوم، به هر دو نوع موش اختیار داده شد تا به مدت یک ساعت در فضای باز کاوش کنند. موش‌های ASTN2 مسافت قابل توجهی طولانی‌تر از موش‌های دیگر را طی کردند و 40 درصد بیشتر درگیر رفتارهای تکراری مانند چرخیدن در محل بودند. هم بیش فعالی و هم رفتارهای تکراری از علائم شناخته شده ASD هستند.

ارتباط نادرست بین نواحی مغز

هنگامی‌ که محققان مغز موش‌های ASTN2 را تجزیه و تحلیل کردند، چند تغییر ساختاری و فیزیولوژیکی کوچک اما ظاهراً قوی در مخچه یافتند. یکی این بود که نورون‌های بزرگی به نام سلول‌های پورکنژ، تراکم بیشتری از خارهای دندریتیک داشتند، ساختارهایی که با سیناپس‌هایی که سیگنال‌های عصبی ارسال می‌کنند، خال‌دار می‌شوند. اما‌ آن‌ها این تغییر را فقط در نواحی مشخص مخچه تشخیص دادند. ‌هانزل می‌گوید: " به عنوان مثال، ما بزرگترین تفاوت را در ناحیه ورمیس خلفی یافتیم، جایی که رفتارهای تکراری و‌انعطاف ناپذیر کنترل می‌شوند." دانشمندان همچنین کاهش تعداد خارهای دندریتیک نابالغ معروف به فیلوپودیا و حجم فیبرهای گلیال برگمان را دریافتند که به مهاجرت سلولی کمک می‌کند.‌ هاتن می‌گوید: " تفاوت‌ها کاملاً ظریف هستند، اما به وضوح بر رفتار موش‌ها تأثیر می‌گذارند. این تغییرات احتمالاً ارتباط بین مخچه و بقیه قسمت‌های مغز را تغییر می‌دهد."

در نهایت

در آینده، محققان قصد دارند سلول‌های مغزی‌ انسانی را که، ‌آن‌ها را برای 6 ماه از سال با سلول‌های بنیادی توسعه داده‌اند، و همچنین سلول‌هایی با جهش‌های ASTN2 که توسط خانواده‌ایی در مطالعه سال 2018 اهدا شد، مطالعه کنند.‌ هاتن می‌گوید: " می‌خواهیم ببینیم که آیا می‌توانیم تفاوت‌هایی موازی با‌انچه در موش‌های شبیه سلول‌های‌ انسانی یافتیم را پیدا کنیم یا خیر." او ادامه می‌دهد: "ما همچنین می‌خواهیم به زیست‌شناسی دقیق ژن‌های مرتبط با اوتیسم نگاهی بیندازیم. ده‌ها مورد از‌آن‌ها وجود دارد، اما هیچ اشتراک توافقی وجود ندارد که‌ آن‌ها را به هم پیوند دهد. این امر می‌تواند به طور دقیق نشان دهد که ASTN2 چه می‌کند، با این حال ژن‌های بسیار بیشتری برای بررسی وجود دارد."

پایان مطلب./