בתמיכת מענק R01 בסך 2 מיליון דולר מהמכונים הלאומיים לבריאות, מעבדת אורבך במכון בקמן למדע וטכנולוגיה מתקדמת תבחן כיצד גנים שונים הקשורים להפרעות בספקטרום האוטיסטי עשויים להשפיע באופן דומה על הנוירונים של המוח שלנו, וכתוצאה מכך רגישות מוגברת לצלילים.
הפרעות בספקטרום האוטיסטי מורכבות מבחינה גנטית, ומאות גנים מעורבים בהתפתחותן. כתוצאה מכך, חלקם עשויים להסיק כי אוטיזם הוא אוסף של הפרעות מנותקות עם תסמינים דומים. עם זאת, בדומה לאופן שבו כבישים מתכנסים כשהם מתקרבים ליעד, ברמה מסוימת של תפקוד המוח עשויים להיות צווארי בקבוק: נקודות שבהן גנים שונים מובילים לאותן השפעות בתוך המוח ובסופו של דבר מביאים לתסמינים דומים.
יש לך את הקונסטלציה הגדולה הזו של תסמינים קליניים -; של פנוטיפים -; בצד אחד, וטונות של גנים המקיימים אינטראקציה בצד השני."
בנג'מין אורבך, חוקר ראשי, עוזר פרופסור לפיזיולוגיה מולקולרית ואינטגרטיבית באוניברסיטת אילינוי אורבנה-שמפיין
"השאלה היא: איך נגיע מנקודה א' לנקודה ב'? בפרט, כמה מסלולים שונים אפשר לקחת?"
במחקרים קודמים, אורבך מצא כי לשתי המוטציות הגנטיות הנפוצות ביותר הקשורות ל-ASD יש השפעות הפוכות ברמה התאית למרות שהביאו לתסמינים דומים. הפרויקט הממומן במענק יבדוק אם קווי הדמיון הללו עשויים לנבוע ממנגנון משותף ברמת המעגלים העצביים.
אורבך וצוותו יתמקדו במערכת השמיעה, שכן רגישות יתר חושית נפוצה ב-ASD ויכולה להשפיע מאוד על איכות החיים של אנשים.
מי שחווה רגישות יתר שמיעתית מתקשה בעיבוד מידע קולי. זה נכון במיוחד במסגרות כמו קניונים, בתי ספר או תחבורה ציבורית, שלעתים קרובות הם עמוסים, רועשים ודורשים מאנשים לסנן שפע יתר של רעש וקלט חושי אחר. רגישות יתר שמיעתית תוארה ככואבת פיזית, פוגעת ביכולות של אנשים להתמקד, ועלולה להקשות על אינטראקציה עם הסביבה ועם אנשים אחרים.
קבוצות של נוירונים מתחברים ומתקשרים זה עם זה על ידי העברת אותות דרך סינפסות, שיכולות להיות מעוררות או מעכבות. סינפסות מעוררות מעצימות את האותות, בעוד סינפסות מעכבות מחלישות אותם. בדרך כלל, קיים איזון מדויק בין מספר הסינפסות המעוררות והמעכבות בתוך מעגל עצבי, וחוסר איזון עלול להוביל לעוררות יתר -; שבמקרה של מעגלים שמיעתיים יכול להגביר מידע קולי.
פרויקט זה יבדוק האם שתי המוטציות הנפוצות ביותר בגנים הקשורות ל-ASD מובילות לסוג זה של חוסר איזון.
הפרויקט יתמקד בחוסר ויסות של סוג מסוים של אינטרנוירונים מעכבים, חיוביים ל-parvalbumin, או PV+, אינטרנוירונים, כמנגנון משותף פוטנציאלי. PV+ אינטרנוירונים הם מווסתים חזקים של רגישות ופעילות של נוירונים מעוררים. כאשר תפקודם אינו נשלט כראוי, אנשים עשויים להיות רגישים יותר לצלילים הנתפסים על ידי אחרים בווליום רגיל.
החוקרים ישתמשו במודלים של חולדות כדי לחקור כיצד המוח מגיב לגירויים קוליים, וכיצד זה עשוי להשתנות עם מוטציות גנים שונות הקשורות ל-ASD. הצוות ישתמש באלקטרופיזיולוגיה in-vivo כדי לתעד את הפעילות החשמלית מאוכלוסיות של נוירונים שמיעתיים במודלים אלה של חולדות. פעילות זו יכולה להיות קשורה לשינויים התנהגותיים בתגובה לגירוי כמו השמעת צלילים.
בנוסף, הקבוצה תשתף פעולה עם חוקר בקמן הווארד גרינטון, עוזר פרופסור לביו-מדעים השוואתיים וביו-הנדסה, כדי להשתמש באופטוגנטיקה: שיטה לשלוט בפעילות התא עם אור. נוירונים באזור מוח מסוים יכולים להיות מופעלים בנוכחות אור כחול. לדוגמה, חוקרים יכולים למקד ולהפעיל נוירונים PV+ כדי לבדוק אם זה מקל על תסמיני רגישות יתר שמיעתית בחולדות.
אם הוכח שהפעלת נוירונים PV+ מפחיתה עומס שמיעתי, החוקרים מקווים להשתמש במידע זה כדי לפתח טיפולים. לדוגמה, הצוות שואף להראות שמינוציקלין, תרופה המבצעת מניפולציה של PV+ אינטרנוירונים, עשויה להיות טיפול פוטנציאלי לרגישות יתר חושית.
שיטות ותוצאות ממחקר זה עשויות לסייע גם בזיהוי ואבחון של בעיות תחושתיות. שיטות המשמשות לאמוד את התגובה של חולדות לצליל יכולות להיות בסיס לכלים למדידה כמותית של רגישות יתר חושית בבני אדם, לשימוש בניסויים קליניים.
בנוסף, מחקר זה מבקש לזהות סמן ביולוגי לרגישות יתר חושית -; במקרה זה, אות מוחי שניתן למדוד באמצעות EEG -; שיכול לשמש ככלי סקר קליני. מחקרים רבים בעבר אשר זיהו טיפולים פוטנציאליים לעומס חושי באמצעות מודלים של בעלי חיים לא תורגמו היטב לבני אדם, ומציאת סמן ביולוגי כזה עשוי לסייע בכך.
"אחת הסיבות לכך היא חוסר בסמנים ביולוגיים התנהגותיים ואלקטרופיזיולוגיים אלה שיכולים לתרגם בין בעלי חיים לבני אדם בצורה מאוד פשוטה", אמר אורבך. "למערכות חושיות יש פוטנציאל להיות כלי ממש טוב לנסות ולספק את הגשר הזה."
