Các nhà khoa học xác định cơ chế gây ra khả năng thính giác đặc biệt trong hội chứng Williams-Beuren

Hội chứng Williams-Beuren (WBS) là một chứng rối loạn hiếm gặp gây ra suy giảm nhận thức và phát triển thần kinh. Tuy nhiên, khả năng âm nhạc và thính giác vẫn được bảo tồn hoặc thậm chí tăng cường ở bệnh nhân WBS. Các nhà khoa học tại Bệnh viện Nghiên cứu Trẻ em St. Jude đã xác định được cơ chế gây ra khả năng này trong các mô hình của căn bệnh này. Các phát hiện đã được công bố ngày hôm nay trong Tế bào.

Hiểu được nguyên nhân gây ra khả năng thính giác vượt trội ở bệnh nhân WBS có thể cung cấp mục tiêu điều trị bệnh ngoài việc giúp nghiên cứu trước về khả năng phân biệt giữa các âm thanh. WBS cung cấp thông tin chi tiết về các cơ chế làm nền tảng cho khả năng thính giác được nâng cao. Ví dụ, một số người bị WBS có cao độ hoàn hảo, đó là khả năng phân biệt giữa các nốt hoặc tần số mà không cần hướng dẫn tham khảo.

WBS nổi bật trong số các rối loạn phát triển thần kinh bởi vì trẻ em mắc chứng rối loạn này, mặc dù có khuyết tật về khả năng học tập sâu sắc, có thể có tỷ lệ cao hơn về khả năng âm nhạc và ngôn ngữ vượt trội so với trẻ em trong dân số nói chung. Chúng tôi bị cuốn hút bởi điều đó và muốn biết thêm về cách một chứng rối loạn do mất 27 gen có thể giúp các cá nhân đạt được khả năng xử lý thính giác tốt hơn bình thường. “

Stanislav Zakharenko, MD, Ph.D., Tác giả tương ứng, Khoa Sinh học Thần kinh Phát triển St. Jude

Các tế bào thần kinh hưng phấn trong vỏ não thính giác

Các mẫu chuột của WBS có khả năng tăng cường khả năng phân biệt giữa các tần số âm thanh. Những con chuột này cũng được cải thiện mã hóa tần số trong vỏ não thính giác, phần não xử lý âm thanh. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng phân biệt giữa các tần số được nâng cao là do các tế bào thần kinh trung gian có thể bị kích thích trong vỏ não thính giác.

Để hiểu sinh học tế bào làm cơ sở cho khả năng thính giác tăng cường ở bệnh nhân WBS, các nhà nghiên cứu đã tiến hành một thí nghiệm RNAseq. Dữ liệu đã đưa các nhà nghiên cứu đến một thụ thể neuropeptide có tên là VIPR1, thụ thể này bị suy giảm trong vỏ não thính giác của những người mắc WBS. Việc giảm VIPR1 cũng được tìm thấy trong các chất dinh dưỡng hữu cơ ở não, các mô hình tiên tiến được thực hiện trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng các tế bào gốc đa năng của con người.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng yếu tố phiên mã Gtf2ird1, được mã hóa bởi một trong 27 gen bị mất ở những người có WBS, quy định VIPR1. Xóa hoặc biểu hiện quá mức VIPR1 trong vỏ não thính giác có thể bắt chước hoặc đảo ngược các hiệu ứng thính giác được thấy trong WBS. Vì vậy, nó là Gtf2ird1 điều chỉnh VIPR1 chịu trách nhiệm về tác động của WBS đối với khả năng thính giác.

Tác giả đầu tiên Christopher Davenport, St. Jude Khoa Sinh học Thần kinh Phát triển. “Phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng chúng có thể tác động mạnh mẽ đến quá trình xử lý thông tin và hành vi cũng như có thể liên quan đến các hành vi và bệnh tật khác.”

Zakharenko cho biết: “Công trình này cho thấy rằng giảm khả năng hưng phấn của tế bào thần kinh có thể là một cơ chế chung để điều trị WBS thông qua việc nhắm mục tiêu VIPR1. “Nó cũng mở ra hướng mới để tìm hiểu về âm nhạc và cách bộ não của chúng ta phân biệt âm thanh dựa trên những phát hiện này trong các mô hình của WBS.”

Tác giả và kinh phí

Các tác giả khác của nghiên cứu là Brett Teubner, Seung Baek Han, Mary Patton, Tae-Yeon Eom, Dusan Garic, Benjamin Lansdell, Abbas Shirinifard, Ti-Cheng Chang, Jonathon Klein, Shondra Pruett-Miller và Jay Blundon, tất cả đều ở St. Jude.

Nghiên cứu được hỗ trợ bởi các khoản tài trợ từ Viện Y tế Quốc gia (R01MH097742, R01DC012833), Viện Nghiên cứu Sức khỏe Bà mẹ và Trẻ em Stanford Uytengsu-Hamilton 22q11 Chương trình Nghiên cứu Thần kinh và ALSAC, tổ chức gây quỹ và nâng cao nhận thức của St. Jude.