グラフ理論は,自閉症のマウスモデルの前頭前線回路における自閉症のパターンを特定する

科学分野:

• 神経科学は神経科学である.
• グラフ理論 グラフ理論
• コンピュータ生物学 コンピュータ生物学

背景:

• グラフ理論は複雑なネットワークの性質を定量化し,脳の組織に関する洞察を提供している.
• 以前の研究では,マクロスケール機能磁気共鳴画像データに関するグラフ理論を使用して,アルツハイマー病における脳ネットワークの違いを検出しました.
• 脳回路の顕微鏡分析は,詳細な機能的接続性を明らかにすることができます.

研究 の 目的:

• グラフ理論を顕微鏡レベルで適用し,社会的行動中の自閉症のマウスモデル (Shank3fxマウス) の前頭前皮質の機能的な神経接続を分析する.
• Shank3fxマウスと野生型 (WT) マウスの間のニューラル活動,ネットワーク統合,ネットワーク可塑性の違いを調査する.
• 前頭前線微回路からのグラフ理論的メトリックが遺伝子型および関連する社会的行動の違いを予測できるかどうかを判断する.

主な方法:

• ミニスコップベースのカルシウム画像は,自由に行動するWTとShank3fxのマウスで使用されました.
• グラフ理論分析は,前頭前線微回路の個々のニューロン間の機能的なニューラル接続を定量化するために適用されました.
• グラフ理論的メトリックに基づいて遺伝子型を予測するために,機械学習アルゴリズムが採用されました.

主要な成果:

• Shank3fxマウスは,WTマウスと比較して,神経活動が低下し,前頭前部のマイクロ回路が統合されていなかった.
• Shank3fxマウスの前頭前線微回路では,社会的標的の存在と欠如の間の移行時に,ネットワークの変化が少ないことが観察されました.
• 前頭前部のマイクロ回路から派生したグラフ理論の指標は,遺伝子型と関連する社会的行動の欠陥を効果的に予測しました.

結論:

• この自閉症マウスモデルの変異した前頭前微回路は,社会的行動欠陥と強く関連しています.
• 前頭前部のマイクロ回路は,自閉症の潜在的診断対象である.
• 前頭前部のマイクロ回路をターゲットにすることで,自閉症の治療戦略を提供することができます.