Недавняя работа в Университете Рокфеллера может дать исследователям новый инструмент для лучшего изучения этих нарушений голоса и речи, особенно при болезни Хантингтона.«Не существует подходящей животной модели для какого-либо расстройства речи», — говорит автор исследования Ван-чун Лю, старший научный сотрудник Лаборатории поведения животных Фернандо Ноттебона. «Крысы и мыши, самые обычные лабораторные животные, не могут много рассказать нам о нарушениях речи, поскольку их вокализация является врожденной, а не усвоенной. Вот что делает певчих птиц такими особенными».
Исследование описано в статье, опубликованной 5 октября в журнале Nature Neuroscience.Как и люди, певчие и некоторые другие виды птиц могут учиться вокализации. Лю использовал одну из таких певчих птиц, зебровых зябликов, маленьких красноклювых птиц, распространенных в зоомагазинах, в качестве основы для своего исследования нейродегенерации.Эксперименты Лю начались с выведения зябликов с единственной генетической мутацией — введением mHTT, мутантного человеческого гена, ответственного за болезнь Хантингтона.
Наследственное заболевание, которое приводит к прогрессирующему разрушению нервных клеток в головном мозге, болезнь Хантингтона приводит к тому, что люди теряют контроль над своей речью и движениями, а также к снижению когнитивных функций. Поскольку болезнь Хантингтона определяется одним геном, Лю смогла легко выделить его влияние на птиц.Команда Лю ввела ген mHTT в яйца, а затем проверила цыплят на наличие мутации, когда они вылупились.
Птицы, у которых он был, затем использовались для разведения последующих поколений, в которых генетическая мутация произошла естественным образом. Таким образом, исследователи могли убедиться, что у каждой птицы болезнь развивается так же, как и у человека.По мере роста все трансгенные зяблики начали проявлять поведенческие расстройства, связанные с болезнью Хантингтона, такие как тремор, иногда наблюдаемый у пациентов. Большинство самцов-мутантов, поющих полов, испытывали проблемы с обучением своим песням в молодом возрасте и, когда они вырастали, создавали аберрантные песни.
Лю тщательно отобрал птиц, у которых был наиболее слабый голос. «Например, некоторые птицы заикались», — говорит Лю. «Если бы нормальной песней была« ABCDE », эти птицы-мутанты могли бы петь только« AAAA »».Используя специализированное компьютерное программное обеспечение, Лю мог отслеживать тонкие изменения в песне этих зябликов по мере прогрессирования их мышечной деградации, предоставляя подробные записи о том, как были затронуты вокальные паттерны.
Этот вид прогрессирующего нарушения речи связан с дисфункцией корково-базальных ганглиев головного мозга как у людей, так и у певчих птиц, поэтому Лю мог сделать предположения, основанные на этом испытании, о том, как изменяется цепь человеческого мозга. Его результаты являются наиболее четкими на сегодняшний день открытиями того, как происходит этот вид нейродегенерации.
Его проект основан на истории изучения песенного искусства в Рокфеллере. В течение более чем двух десятилетий в Рокфеллере Питер Марлер, лидер в этой области, исследовал взаимосвязь между врожденной программой пения у молодых птиц и влиянием социальных факторов, обнаруживая параллели с овладением речью у человеческих младенцев.
Тем временем Ноттебом изучал нейронные цепи, отвечающие за разучивание песен, в том числе пути корково-базальных ганглиев.В последние годы сходство певчих птиц с человеческим голосом пробудило интерес исследователей к использованию их в качестве функциональной животной модели для изучения неврологической основы болезни Хантингтона.По словам Лю, трудно переоценить потенциальную ценность такого инструмента в попытках лучше понять, предотвратить и лечить это расстройство.
Впервые ученые смогут опробовать терапевтические методы лечения дегенерации голоса. «Если мы разработаем лекарство, мы сможем ввести его в определенную область мозга, а затем отследить момент за моментом, как оно влияет на ухудшение вокальных способностей певчих птиц», — говорит Лю. «Наша работа не ограничивается работой Хантингтона. Создав первые модели певчих птиц для дегенерации голоса, мы достигли того, что, как я считаю, является поворотным моментом для всех видов заболеваний, влияющих на речь, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и аутизм».