Jak wykazali naukowcy z The Rockefeller University (USA), gen Homer1 poprawia koncentrację poprzez redukcję „szumu” w korze przedczołowej mózgu, co ma implikacje dla badań nad ADHD i innymi zaburzeniami uwagi.

Zaburzenia uwagi, takie jak ADHD, wiążą się z załamaniem naszej zdolności do oddzielania sygnału od szumu. Mózg jest stale bombardowany informacjami, a koncentracja zależy od jego zdolności do filtrowania „rozpraszaczy” i wykrywania tego, co istotne. Leki o działaniu stymulującym poprawiają koncentrację poprzez zwiększenie aktywności w obwodach, które za nią odpowiadają, takich jak kora przedczołowa. Nowe badanie ujawnia zaskakującą alternatywę dla tych leków: zmniejszenie aktywności tła jako sposób na wyciszenie zakłócającego szumu.

Autorzy badania dowodzą, że gen Homer1 odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu uwagi właśnie w ten sposób. W przypadku myszy z niższym poziomem dwóch konkretnych wersji genu aktywność mózgu była spokojniejsza, a zdolność koncentracji lepsza.

Odkrycia te mogą być pierwszym krokiem w kierunku terapii uspokajającej umysł w przypadku osób mających skłonność do ADHD, a także pokrewnych zaburzeń, charakteryzujących się wczesnymi zaburzeniami sensorycznymi, wcześniej powiązanymi z Homer1, takimi jak autyzm i schizofrenia.

„Odkryty przez nas gen ma uderzający wpływ na uwagę i jest istotny dla ludzi” – powiedział cytowany w materiałach prasowych Priya Rajasethupathy, kierownik Laboratorium Dynamiki Neuronalnej i Poznania Rodziny Skoler Horbach w Rockefeller University.

Chociaż gen Homer1 jest dobrze znany naukowcom ze swojej roli w przekazywaniu sygnałów nerwowych, a wiele białek oddziałujących z Homer1 pojawiło się w badaniach genetycznych nad zaburzeniami uwagi u ludzi, nie było wcześniej żadnych przesłanek wskazujących na to, że to właśnie Homer1 może sterować tym procesem.

Zespół przeskanował genomy prawie 200 myszy pochodzących z ośmiu różnych linii rodzicielskich, w tym niektórych o dzikim pochodzeniu, aby naśladować różnorodność genetyczną występującą w populacjach ludzkich. Ta niezwykle szeroka zmienność umożliwiła dostrzeżenie efektów genetycznych, które w przeciwnym razie mogłyby zostać przeoczone.

Autorzy zaobserwowali, że myszy o wysokiej wydajności miały znacznie niższy poziom Homer1 w korze przedczołowej, ośrodku uwagi w mózgu. Gen ten został znaleziony w locus genetycznym (obszar chromosomu zajmowany przez dany gen), który odpowiadał za prawie 20 proc. zmienności uwagi u myszy. „Nawet jeśli weźmiemy pod uwagę przeszacowanie skali tego efektu, który może być korzystny z wielu powodów, jest to imponująca liczba. W większości przypadków masz szczęście, jeśli znajdziesz gen, który wpływa nawet na 1 procent danej cechy” – wskazał Rajasethupathy.

Dalsze analizy wykazały, że to właśnie wersje Homer1, znane jako Homer1a i Ania3, powodowały różnicę. Myszy, które dobrze radziły sobie z zadaniami wymagającymi uwagi, miały naturalnie niższy poziom tych wersji, ale nie innych, w korze przedczołowej. Późniejsze eksperymenty wykazały, że obniżenie poziomu tych wersji u myszy w okresie dojrzewania w wąskim oknie rozwojowym doprowadziło do uderzającej poprawy. Myszy stały się szybsze, dokładniejsze i mniej podatne na rozproszenie uwagi w wielu testach behawioralnych. Ta sama manipulacja u myszy dorosłych nie miała jednak żadnego wpływu, co dowodzi, że wpływ Homer1 wydaje się być ograniczony do krytycznego wczesnego okresu życia.

Największe zaskoczenie nastąpiło jednak, gdy zespół zbadał, jak Homer1 wpływa na mózg. Jak się okazało, zmniejszenie poziomu Homer1 w neuronach kory przedczołowej powodowało, że komórki te aktywowały receptory GABA – molekularne hamulce układu nerwowego. Ta zmiana stworzyła spokojniejszy poziom bazowy i bardziej skupione reakcje w momencie pojawienia się bodźców: zamiast aktywować się chaotycznie, neurony zachowywały swoją aktywność na ważne momenty, umożliwiając bardziej precyzyjne reakcje.

Istniejące terapie zaburzeń uwagi wzmacniają sygnały pobudzające w obwodach przedczołowych za pomocą leków stymulujących. Jednak nowe odkrycia wskazują na potencjalną ścieżkę dla nowego rodzaju leków na ADHD, które mogłyby uspokajać, a nie stymulować. Fakt, że badania powiązały Homer1 i jego białka oddziałujące z ADHD, schizofrenią i autyzmem, sugeruje, że dalsze badania nad tym genem mogą dostarczyć nowych ram do rozważań nad szeregiem zaburzeń neurorozwojowych.

Przyszłe prace w laboratorium Rajasethupathy będą miały na celu lepsze zrozumienie genetyki uwagi - z uwzględnieniem terapii, które mogłyby prowadzić do precyzyjnego molekularnego ukierunkowania poziomów Homer1. Zdaniem autorów można by stworzyć lek o podobnym działaniu uspokajającym jak medytacja.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ bar/