Identificato un gene che calma la mente e migliora l’attenzione nei topi

Lo studio dimostra che il gene Homer1 migliora la messa a fuoco riducendo il “rumore” nella corteccia prefrontale, con implicazioni per lo studio dell’ADHD e di altri disturbi dell’attenzione.

 

 

I disturbi dell’attenzione come l’ADHD comportano un deterioramento della nostra capacità di separare il segnale dal rumore.

Il cervello viene costantemente bombardato da informazioni e la concentrazione dipende dalla sua capacità di filtrare le distrazioni e individuare ciò che conta.

I farmaci stimolanti migliorano l’attenzione aumentando l’attività nei circuiti noti per governare l’attenzione, come la corteccia prefrontale. Ma un nuovo studio rivela un’alternativa sorprendente: ridurre l’attività di fondo come modo per ridurre i rumori superflui.

In un articolo pubblicato su Nature Neuroscience, i ricercatori dimostrano che il gene Homer1 svolge un ruolo fondamentale nel plasmare l’attenzione proprio in questo modo.

I topi con livelli più bassi di due versioni specifiche del gene hanno goduto di un’attività cerebrale più silenziosa e di una migliore capacità di concentrazione.

I risultati potrebbero rappresentare i primi passi verso un approccio terapeutico innovativo per calmare la mente, con implicazioni per l’ADHD e disturbi correlati caratterizzati da disturbi sensoriali precoci già legati a Homer1, come autismo e schizofrenia.

“Il gene che abbiamo trovato ha un effetto sorprendente sull’attenzione ed è rilevante per l’esseri umani”, afferma Priya Rajasethupathy, responsabile del Laboratorio della Famiglia Skoler Horbach di Dinamica Neurale e Cognizione presso Rockefeller.

Quando i ricercatori si sono messi a studiare la genetica dell’attenzione, non si aspettavano di arrivare a Homer1.

Sebbene il gene sia ben noto agli scienziati per il suo ruolo nella neurotrasmissione—e molte proteine interagenti di Omero1 siano emerse in studi genetici umani sui disturbi dell’attenzione—non c’erano precedenti indicazioni che Omero1 stesso potesse guidare il processo.

Così il team ha iniziato scansionando i genomi di quasi 200 topi provenienti da otto diverse linee genitoriali, inclusi alcuni con ascendenza selvatica, per imitare la diversità genetica presente nelle popolazioni umane.

Questa variazione insolitamente ampia ha permesso di individuare effetti genetici che altrimenti potrebbero essere passati inosservati.

“È stato un tentativo erculeo, e davvero nuovo per il campo”, dice Rajasethupathy, che attribuisce al dottorato Zachary Gershon il merito di averlo realizzato.

Utilizzando questo approccio, alla fine si sono concentrati sull’osservazione che i topi ad alte prestazioni presentavano livelli molto più bassi di Homer1 nella corteccia prefrontale, il centro dell’attenzione del cervello.

Questo gene è stato trovato all’interno di un locus genetico che spiegava quasi il 20 percento della variazione dell’attenzione tra i topi—”un effetto enorme”, dice Rajasethupathy.

“Anche considerando qualsiasi sovrastima della dimensione di questo effetto, che può essere felice per molte ragioni, è un numero notevole. La maggior parte delle volte, sei fortunato se trovi un gene che influenza anche solo l’1% di un tratto.”

Scavando più a fondo, hanno mostrato che specificamente le versioni di Homer1 note come Homer1a e Ania3 causavano la differenza.

I topi che si comportavano bene nei compiti di attenzione avevano naturalmente livelli più bassi di queste versioni, ma non di altre, nella corteccia prefrontale.

Esperimenti successivi hanno dimostrato che ridurre queste versioni nei topi adolescenti durante una finestra di sviluppo ristretta portava a miglioramenti notevoli.

I topi sono diventati più veloci, più precisi e meno distraenti attraverso molteplici test comportamentali.

La stessa manipolazione nei topi adulti, tuttavia, non ebbe effetto, dimostrando che l’influenza di Omero1 sembra essere bloccata in un periodo critico della prima vita.

La sorpresa più grande, però, arrivò quando il team esaminò meccanicamente cosa stava facendo Homer1 al cervello.

Hanno scoperto che ridurre Homer1 nei neuroni della corteccia prefrontale causava a quelle cellule una regolazione alzaria dei recettori GABA—i freni molecolari del sistema nervoso.

Questo cambiamento ha creato una base più silenziosa e scoppi di attività più focalizzati quando apparivano i segnali: invece di sparare indiscriminatamente, i neuroni hanno conservato la loro attività nei momenti più importanti, permettendo risposte più accurate.

“Eravamo sicuri che i topi più attenti avrebbero avuto più attività nella corteccia prefrontale, non meno,” dice Rajasethupathy. “Ma aveva un po’ di senso. L’attenzione è, in parte, una volta a bloccare tutto il resto.”

I risultati sono stati meno sorprendenti per Gershon, che vive lui stesso con l’ADHD. “Fa parte della mia storia,” dice, “e una delle ispirazioni per cui voglio applicare la mappatura genetica all’attenzione.”

Gershon fu in realtà il primo in laboratorio a notare che ridurre Homer1 stava migliorando la concentrazione riducendo le distrazioni. Per lui, aveva perfettamente senso.

“Respirazione profonda, consapevolezza, meditazione, calmare il sistema nervoso—le persone riportano costantemente una maggiore concentrazione dopo queste attività,” dice.

Le terapie esistenti per i disturbi dell’attenzione amplificano i segnali eccitatori nei circuiti prefrontali con farmaci stimolanti.

Ma queste nuove scoperte indicano un potenziale percorso per un nuovo tipo di farmaco per l’ADHD che potrebbe calmare piuttosto che stimolare.

E il fatto che studi abbiano collegato Homer1 e le sue proteine interagenti all’ADHD, alla schizofrenia e all’autismo suggerisce che ulteriori studi su questo gene potrebbero fornire nuovi quadri di riferimento per riflettere su diversi disturbi neuroevolutivi.

I futuri lavori del laboratorio di Rajasethupathy cercheranno di comprendere meglio la genetica dell’attenzione, con l’attenzione a terapie che potrebbero portare a un targeting molecolare preciso dei livelli di Homer1.

“Esiste un sito di splice in Homer1 che può essere mirato farmacologicamente, che potrebbe essere un modo ideale per aiutare a calibrare i livelli di segnale cerebrale-rumore,” afferma Rajasethupathy.

“Questo offre un percorso tangibile verso la creazione di un farmaco che abbia un effetto calmante simile alla meditazione.”

 

 

 

Credit: Rajasethupathy lab/The Rockefeller University