Striatal Glutamate Signaling and Cognition in Autism Mouse Models

自闭症小鼠模型中的纹状体谷氨酸信号传导和认知

基本信息

  • 批准号:
    9324297
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 19.26万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-08-01 至 2019-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Abstract The central goal is to determine whether glutamate signaling is disrupted in different striatal circuits that underlie repetitive behaviors in mouse models of autism. Biosensor technology will be employed concomitantly with behavioral testing to determine real-time glutamate changes in the striatum during learning, reversal learning and marble burying. Restricted and repetitive behaviors are common to autism spectrum disorders (ASD) but have considerable heterogeneity that can vary in severity and type. A varying severity of cognitive impairment may arise from the degree of heightened dependence on positive reinforcement and increased salience to unpredicted non-reinforcement. This can lead to either a learning deficit or inflexible behavior. Developing probabilistic learning tests for mouse models that match those used to test ASD individuals, we have captured some of the cognitive heterogeneity reported in ASD by testing SHANK3+/- and BTBR mice. SHANK3+/- mice exhibit a probabilistic learning deficit while BTBR mice exhibit a selective probabilistic reversal learning deficit. In a complementary way, we found that BTBR and SHANK3+/- mice exhibit elevated marble burying behavior, but BTBR mice have greater levels than SHANK3+/- mice. To date, there are significant gaps in our knowledge of what neural circuitry and neurochemical mechanisms are altered that underlie repetitive behaviors in ASD. Accumulating evidence indicates that abnormal striatal circuits may underlie certain repetitive behaviors. Further, a long-standing hypothesis to explain ASD features, including cognitive deficits, is an imbalance in the brain excitation/inhibition ratio. There are different lines of evidence that support this hypothesis, although at present, there have been no direct real-time glutamate measurements during behavioral expression of the symptoms. The proposed project will for the first time in two different mouse models of ASD directly examine dynamic changes in striatal glutamate signaling during cognitive tests and expression of a stereotyped behavior. Specific Aim 1 will determine whether real-time glutamate signaling in the dorsomedial striatum, dorsolateral striatum or nucleus accumbens of SHANK3+/- and BTBR mice is altered during spatial learning and reversal learning under conditions in which feedback is certain (100% accurate) and feedback is uncertain (80% accurate for correct choice). Specific Aim 2 will determine in SHANK3+/- and BTBR mice whether glutamate signaling differs in striatal subregions during marble burying behavior. Overall, examination of in vivo glutamate transmission during behavioral testing can provide a better mechanistic understanding of ASD pathophysiology and identify novel therapeutic targets in a disorder known to have heterogeneous symptomology.
项目摘要 中心目标是确定谷氨酸信号传导是否在不同的纹状体回路中被破坏。 这是自闭症小鼠模型中重复行为的基础。将采用生物传感器技术 同时进行行为测试,以确定学习过程中纹状体中谷氨酸的实时变化, 逆转学习和大理石埋藏。限制性和重复性行为是自闭症谱系的常见现象 障碍(ASD),但具有相当大的异质性,其严重程度和类型可能有所不同。不同程度的严重程度 认知障碍可能是由于对积极强化的高度依赖和 更加突出不可预测的非强化。这可能会导致学习缺陷或不灵活 行为。为与用于测试 ASD 的模型相匹配的小鼠模型开发概率学习测试 对于个体而言,我们通过测试 SHANK3+/- 捕获了自闭症谱系障碍 (ASD) 中报告的一些认知异质性 BTBR 小鼠。 SHANK3+/- 小鼠表现出概率学习缺陷,而 BTBR 小鼠表现出选择性学习缺陷 概率逆转学习缺陷。以互补的方式,我们发现 BTBR 和 SHANK3+/- 小鼠 表现出较高的大理石埋藏行为,但 BTBR 小鼠的水平高于 SHANK3+/- 小鼠。迄今为止, 我们对神经回路和神经化学机制发生改变的知识存在重大差距 这是自闭症谱系障碍患者重复行为的基础。越来越多的证据表明异常的纹状体回路可能 某些重复行为的基础。此外,解释 ASD 特征的长期假设包括 认知缺陷,是大脑兴奋/抑制比率的不平衡。有不同的证据 支持这一假设,尽管目前还没有直接的实时谷氨酸测量 在症状的行为表达过程中。拟议的项目将首次在两个不同的 ASD 小鼠模型直接检查认知测试期间纹状体谷氨酸信号传导的动态变化 以及刻板行为的表达。具体目标 1 将确定是否实时谷氨酸信号传导 在 SHANK3+/- 和 BTBR 小鼠的背内侧纹状体、背外侧纹状体或伏核中 在反馈确定的条件下(100% 准确)且反馈不确定(正确选择的准确率为 80%)。具体目标 2 将在 SHANK3+/- 和 BTBR 小鼠在大理石埋藏过程中纹状体亚区域的谷氨酸信号是否存在差异 行为。总体而言,在行为测试期间检查体内谷氨酸传输可以提供更好的结果 了解 ASD 病理生理学的机制并确定已知疾病的新治疗靶点 具有异质性症状。

项目成果

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