Как мозг при аутизме путает дружеский контакт с пластиком

Ученые нашли потенциальную причину, почему людям с аутизмом не по душе объятия и прочие приятности. Исследование в журнале Nature Communications: в мозге мышей с синдромом ломкой Х-хромосомы — одной из ведущих генетических причин аутизма — нейроны попросту не отличают живое мышиное касание от удара пластиковой трубкой. Этот сюрприз прекрасно отражается в поведении животных: и другая мышь, и пластик вызывают одинаково тоскливую реакцию, особенно если контакт навязан.

Для большинства живых существ, включая людей, прикосновение — важнейший способ общения. Один хороший хлопок по плечу цементирует отношение лучше тысячи слов. Да вот только у части людей с аутизмом — и у этих мышей — тактильные сигналы становятся не радостью, а бедой. Вопрос в том, что нейроны таких особей, похоже, вообще не кодируют социальную «ценность» прикосновения — для них всё одно.

Группа исследователей из UCLA под руководством Тришалы Чари и Карлоса Портера-Кайяу решила проверить гипотезу: возможно, у восприимчивых к социальному прикосновению людей (и мышей) мозг не различает контакт с живым существом и с предметом.

Учёных интересует именно уровень нейронных цепей. Синдром ломкой Х-хромосомы — самая распространённая наследственная причина умственной отсталости и одиночный генетический лидер среди факторов аутизма. С мышами тут удобно: симптомы у модели почти как у людей.

«Мы идем от симптома к цепочкам. Если есть сенсорная гиперчувствительность — пишем нейроны в конкретных участках», — делится Портера-Кайяу.

В прошлом эти ребята показали, что у мышей с такой мутацией нежелание к повторяющейся щеточной стимуляции усов связано с тем, что их нейроны не привыкают к раздражителю, а у обычных мышей — привыкают, и раздражитель больше не напрягает.

В свежей работе упор на социальное прикосновение. Цель — не только объяснить симптом, а ещё и понять, можно ли вернуть нормальную реакцию, скорректировав активность нейронов.

Для экспериментов использовали мышей Fmr1 knockout — они ведут себя подозрительно похоже на больных людей: пугаются и избегают общения. Учёные хотели напрямую связать поведение (неприязнь к социальному касанию) с работой конкретных цепей мозга.

Сначала выяснили, какие зоны возбуждаются у нормальных мышей при социальном контакте. Для этого применяли особую генетическую метку: любые нейроны, активные в заданный момент, выделялись. После этого мышей помещали в устройство: морда свободна, но вся туша в фиксации, при этом есть возможность бегать по шарику. К платформе подносили другую мышь (социальное общение) или пластиковую трубку (не-живое прикосновение).

Позже исследовали мозг: была подтверждена ключевая роль соматосенсорной коры (зоны, анализирующей прикосновения), а также двух участков: базолатеральной миндалины (эмоции типа страха и удовольствия) и хвоста стриатума (решения по сенсорным сигналам).

Дальше — сложнее. Теперь в головы обычных и аутимышей имплантировали продвинутые электроды Neuropixels: сотни контактов, сотни нейронов сразу, всё в реальном времени с трёх ключевых зон. Мышей помещали в ту же конструкцию — теперь важна была не только природа контакта (мышь или пластик), но и его добровольность: либо поднос позволял мышке самой потыкать усы, либо устройство само вторгалось в личное пространство.

Всё происходящее фиксировали на камеры, анализ лиц и поведения — автоматизированный. Программа искала признаки страдания: попытки убежать, щурение глаз, положение усов.

Система сложная: платформу двигает мотор, камеры следят за всем, куча электроники, специальное ПО на MATLAB и Python. Всё строилось с нуля.

И вот результаты. Обычные мыши реагировали, как настоящие соц. существа — к пластмассе относились как к врагу, избегали, морщили морду, зато мышь-«собеседник» раздражения не вызывала. Мозг — то же: разные паттерны активности при общении и контакте с предметом.

У мутантов всё иначе: им неприятны оба контакта, и живой, и пластиковый, как будто не видят разницы. Особенно расстраивались при насильственном контакте. На морде — явные муки.

Электроды подтвердили: у обычных мышей соматосенсорная кора и другие области отличают «друга» от «пластика». У knockout’ов нейроны сбились: все сигналы сливаются в неразличимое «что-то неприятное».

Автоматизированный анализ поведения показал: по электрической активности можно было с приличной точностью угадать, трогал мышь живое существо или пластмасса — но только у здоровых. У мутантов почти не угадаешь.

Последний аккорд: связь между активностью нейронов и «мученическим лицом» у здоровых мышей сильная, а у моделей — почти исчезла.

Авторы аккуратны: интерпретируя мышиные страдания, легко впасть в очеловечивание. К тому же, реакции у каждой мыши свои, а воспроизведение результата другими группами ещё впереди.

Впереди — проверка в других моделях и новые эксперименты: что если мышь сама решит, подпускать ли к себе друга?

Вывод: нарушение различения социального и не-социального контакта на уровне мозга может лежать в основе страха и неприятия объятий у аутистов. Возможно, нащупав механизмы работы таких цепей, получится научить мозг снова радоваться дружескому «обнимашке».