Преимпульсное ингибирование

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Преимпульсное ингибирование: упреждающий стимул снижает выраженность реакции вздрагивания

Преимпульсное ингибирование (англ. prepulse inhibition, PPI) — снижение моторной реакции организма на сильный резкий стимул (импульс, англ. pulse), обычно звуковой, при наличии слабого предварительного стимула(преимпульс, англ. prepulse). PPI является индикатором сенсоромоторной фильтрации (англ. sensorimotor gating), отражающим способность ЦНС фильтровать сенсорную информацию.

Фармакологические средства, а также генетические особенности организма и генетические мутации, психические и неврологические заболевания, органические нарушения нервной системы и другие факторы изменяют способность к преимпульсному ингибированию. Наиболее изучено снижение преимпульсного ингибирования у больных шизофренией.[1] Различные методики измерения PPI у животных и человека применяются для изучения работы ЦНС, исследования механизмов заболеваний и воздействия терапевтических методов на организм, поиска новых антипсихотических лекарств.

Процедура измерения PPI[править | править исходный текст]

Измерение преимпульсного ингибирования у человека

При использовании звуковых стимулов измеряется амплитуда так называемой «акустической реакции испуга» (англ. acoustic startle response, ASR). Иногда используются незвуковые стимулы и их сочетания — в таком случае говорят о сенсорной реакции испуга (англ. sensory startle response, SSR). Стимулом может служить вспышка света, легкий щелчок по надпереносью (англ. glabellar tap), дуновение воздуха. Практикуется сочетание разных типов стимулов, например, звукового преимпульса и щелчка или светового преимпульса и звукового импульса.

Измерение PPI у грызунов проходит в так называемых «камерах испуга» (англ. startle chambers), оборудованных детекторами движения. У людей обычно измеряется реакция глазодвигательных мускулов. При использовании звука учитываются возможные нарушения слуха.

Используются различные межимпульсные интервалы — 30, 60, 120, 240 и 480 мс. Длительность интервала рассчитывается от начала преимпульса до начала импульса. При интервалах длительностью более 500 мс обычно наступает обратная реакция — преимпульсное усиление (англ. prepulse facilitation, PPF). Типичная длительность преимпульса — 20 мс, импульса — 40 мс. В акустическом тесте обычно используют фоновый белый шум. Громкость преимпульса, как правило, устанавливают выше фоновой на 3-12 децибел, при этом акустические стимулы также обычно представляют собой белый шум.

Ключевые особенности PPI[править | править исходный текст]

  • Амплитуда ингибирования достигает у здоровых людей 65 %.
  • Максимальное ингибирование обычно наблюдается при межимпульсном интервале в 120 мс.[2]
  • Базовая реакция испуга не влияет на силу ингибирования — впервые это было отмечено в опытах с крысами,[3] затем подтверждено в опытах на мышах.[4]
  • Обратная реакция, преимпульсное усиление, обычно сопровождает межимпульсные промежутки длительностью более 500 мс. Считается, что PPF в некоторой степени отражает способность к поддержанию внимания.
  • У мужчин в среднем сильнее преимпульсное ингибирование, в то время как у женщин более выражено преимпульсное усиление.[5]
  • PPI более выражено при использовании лишь одного уха, чем при использовании обоих.[6][7]
  • Ингибирование реакции наступает при первом же сигнале даже при впервые проводимом тесте, следовательно, для возникновения реакции PPI не требуется обучения и обусловливания. Однако отсутствие воздействия обучения на реакцию PPI оспаривается.[8]
  • Считается, что краткость задержки между сигналами не позволяет использовать волевой контроль в ответной реакции.
  • В то же время возможно поставить задачу игнорировать одни преимпульсы и реагировать на другие. В одном исследовании, здоровые испытуемые продемонстрировали усиленные реакции PPI и PPF при интервалах в 120 мс и 2000 мс на стимулы заданного типа, и ослабленные реакции на стимулы, которые требовалось игнорировать.[9]
  • Амплитуда реакции испуга возрастает с увеличением фонового шума, а также при удлинении преимпульса.
  • При стабильном фоновом шуме реакция испуга сильнее, чем при пульсирующем.[10]

Нарушение PPI[править | править исходный текст]

Исследования нарушений PPI проводятся у человека и многих других видов. Наиболее изучены дефициты PPI при шизофрении, хотя они типичны не только для этого заболевания. Их отмечают также при паническом расстройстве, (Ludewig, et al., 2005) шизотипическом расстройстве личности,[11] обсессивно-компульсивном расстройстве, (Swerdlow et al., 1993), болезни Гентингтона,[12] энурезе, дефиците внимания (Ornitz et al. 1992), и синдроме Туретта (Swerdlow et al. 1994; Castellanos et al. 1996). По данным одного исследования, у людей с височной эпилепсией и психозом отмечается дефицит PPI, в то время при форме заболевания без психоза отклонения не обнаруживается.[13] Следовательно, дефициты PPI связаны не с конкретным заболеванием, а с нарушениями в определенных нейросвязях.

Дефицит PPI при шизофрении[править | править исходный текст]

Снижение PPI описано во многих работах по шизофрении. Первое упоминание датируется 1978 годом.[14] Отклонения также отмечены у здоровых родственников пациентов.[15][16] В одном исследовании показано, что при направлении внимания на препульс у пациентов не происходит усиления PPI.[17] Дофамин, играющий значительную роль при шизофрении, регулирует сенсомоторную фильтровку информации у грызунов.[18][19] Эти находки укладываются в гипотетические описания дофаминовых механизмов заболевания, возможно, будучи связаны с процессами сенсорной перегрузки и фрагментации когнитивных процессов.

Показано, что антипсихотики увеличивают PPI у пациентов, притом атипичные нейролептики показывают больший эффект. Половые различия в реакции у больных не отличаются от таковых у здоровых людей: у мужчин ингибирование сильнее. У пациентов отмечен специфический дефицит PPI при интервале в 60 мс, даже при терапии этот интервал даёт сниженную реакцию ингибирования.[20]

Отмечено, что у курящих PPI выше, чем у некурящих, причем наиболее сильное ингибирование зафиксировано у наиболее сильно курящих больных.[20][21] Эта находка согласуется с данными о пристрастии больных к сигаретам. Около 70 % больных курят,[22] причём многие выкуривают более 30 сигарет в день.[23] Возможно, это как-то улучшает состояние больных. В некоторых работах отмечается ассоциация шизофрении с генами CHRNA7 и CHRFAM7A, кодирующими субъединицы никотинового рецептора, однако в других работах такой корреляции не обнаруживается.[24][25] Вопреки ожиданиям, и нокаутные по альфа7 субъединице рецептора мыши имеют нормальное PPI.[26]

Животные модели снижения PPI[править | править исходный текст]

Измерение реакции испуга у мыши (из статьи startle reaction).

Ведутся активные исследования PPI у животных в целях лучшего понимания и моделирования шизофрении.[27] Способы генерации шизофреноподобных нарушений PPI, согласно обзору Geyer et al., укладываются в четыре модели:[28]

  • Нарушение PPI с помощью агонистов дофаминовых рецепторов. Используется при поиске антипсихотиков.
  • Использование агонистов серотонинового рецептора 5-HT2
  • Использование NMDA-антагонистов
  • Вмешательство в процесс развития (выращивание животного в изоляции, депривация общения с матерью). На таких животных тестируются различные препараты, и усиление ингибирования считается признаком возможного антипсихотического действия.

Гены, ассоциируемые с PPI[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. 1 2 Swerdlow NR, Light GA, Cadenhead KS, Sprock J, Hsieh MH, Braff DL (December 2006). «Startle gating deficits in a large cohort of patients with schizophrenia: relationship to medications, symptoms, neurocognition, and level of function». Arch. Gen. Psychiatry 63 (12): 1325–35. DOI:10.1001/archpsyc.63.12.1325. PMID 17146007.
  2. Graham FK (1975). The more or less startling effects of weak prestimulation. Psychophysiology 12: 238—248. PMID 1153628
  3. Swerdlow NR, Geyer MA, Braff DL. (2001) Neural circuitry of prepulse inhibition of startle in the rat: current knowledge and future challenges. Psychopharmacology 2001; 156: 194—215. http://dx.doi.org/10.1007/s002130100799 PMID 11549223
  4. Paylor R, Crawley JN. (1997) Inbred strain differences in prepulse inhibition of the mouse startle response. Psychopharmacology 1997; 132: 169—180. http://dx.doi.org/10.1007/s002130050333 PMID 9266614
  5. Aasen I, Kolli L, Kumari V. Sex effects in prepulse inhibition and facilitation of the acoustic startle response: implications for pharmacological and treatment studies. J Psychopharmacol. 2005 Jan;19(1):39-45. PMID 15671127
  6. Hoffman HS, Stitt CL. Inhibition of the glabella reflex by monaural and binaural stimulation. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 1980 Nov;6(4):769-76. PMID 6449543
  7. Kumari V, Fannon D, Sumich AL, Sharma T. (2007) Startle gating in antipsychotic-naive first episode schizophrenia patients: One ear is better than two. Psychiatry Res. 2007 Mar 21; [Epub ahead of print] PMID 17382404
  8. Amsterdam; New York : Elsevier, 2001 Attraction, Distraction and Action: multiple perspectives on attentional capture; By Charles L. Folk, Bradley S. Gibson. ISBN 0-444-50676-4 Google books
  9. Filion DL, Dawson ME, Schell AM. (1993) Modification of the acoustic startle-reflex eyeblink: a tool for investigating early and late attentional processes. Biol Psychol. 1993 Jul;35(3):185-200. PMID 8218613
  10. Hoffman, H., Fleshler, M. (1963, September 6). Startle reaction: Modificationby background acoustic stimulation. Science, 141, 928—930. PMID 14043340
  11. Cadenhead KS, Geyer MA, Braff DL. Impaired startle prepulse inhibition and habituation in patients with schizotypal personality disorder. Am J Psychiatry. 1993 Dec;150(12):1862-7 PMID 8238643
  12. Swerdlow NR, Paulsen J, Braff DL, Butters N, Geyer MA, Swenson MR. Impaired prepulse inhibition of acoustic and tactile startle response in patients with Huntington’s Disease. J Neurol Neurosur Psychiatry 1995; 58: 192—200. PMID 7876851
  13. Morton, N., Gray, N.S., Mellers, J., Toone, B., Lishman, W.A., & Gray, J.A. (1994). Prepulse inhibition in temporal lobe epilepsy. Schizophrenic Research, 15, 191.
  14. Braff D, Stone C, Callaway E, Geyer M, Glick I, Bali L. Prestimulus effects on human startle reflex in normals and schizophrenics. Psychophysiology. 1978 Jul;15(4):339-43. PMID 693742
  15. Kumari V, Das M, Zachariah E, Ettinger U, Sharma T. Reduced prepulse inhibition in unaffected siblings of schizophrenia patients.Psychophysiology. 2005 Sep;42(5):588-94. PMID 16176381
  16. Cadenhead KS, Swerdlow NR, Shafer KM, Diaz M, Braff DL. Modulation of the startle response and startle laterality in relatives of schizophrenic patients and in subjects with schizotypal personality disorder: evidence of inhibitory deficits. Am J Psychiatry. 2000 Oct;157(10):1660-8. Erratum in: Am J Psychiatry 2000 Nov;157(11):1904. PMID 11007721
  17. Hazlett EA, Romero MJ, Haznedar MM, New AS, Goldstein KE, Newmark RE, Siever LJ, Buchsbaum MS. (2007) Deficient attentional modulation of startle eyeblink is associated with symptom severity in the schizophrenia spectrum. Schizophrenia Research 2007 May 1; PMID 17478083
  18. Mansbach RS, Geyer MA, Braff DL. (1988) Dopaminergic stimulation disrupts sensorimotor gating in the rat. Psychopharmacology 1988; 94: 507—514. PMID 3131796
  19. Swerdlow NR, Keith VA, Braff DL, Geyer MA. (1991) Effects of spiperone, raclopride, SCH 23390 and clozapine on apomorphine inhibition of sensorimotor gating of the startle response in the rat. J Pharmacol Exp Ther 1991; 256: 530—536. PMID 1825226
  20. 1 2 Swerdlow NR, Light GA, Cadenhead KS, Sprock J, Hsieh MH, Braff DL. (2006) Startle gating deficits in a large cohort of patients with schizophrenia. Arch Gen Psych. December, 2006;63:1325-1335. PMID 17146007
  21. Kumari V, Soni W, Sharma T. Influence of cigarette smoking on prepulse inhibition of the acoustic startle response in schizophrenia. Hum Psychopharmacol. 2001 Jun;16(4):321-326. PMID 12404567
  22. Leonard S, Adler LE, Benhammou K, Berger R, Breese CR, Drebing C, Gault J, Lee MJ, Logel J, Olincy A, Ross RG, Stevens K, Sullivan B, Vianzon R, Virnich DE, Waldo M, Walton K, Freedman R. Smoking and mental illness. Pharmacol Biochem Behav 2001;70:561-70
  23. De Leon J, Tracy J, McCann E, Mcgrory A, Diaz F. Schizophrenia and tobacco smoking: a replication study in another US psychiatric hospital. Schizophrenia Research 2002;56:55-65
  24. Gene Overview of All Published Schizophrenia-Association Studies for CHRFAM7A — Schizophrenia Gene Database.
  25. Gene Overview of All Published Schizophrenia-Association Studies for CHRNA7 — Schizophrenia Gene Database
  26. Paylor R, Nguyen M, Crawley JN, Patrick J, Beaudet A, Orr-Urtreger A. Alpha7 nicotinic receptor subunits are not necessary for hippocampal-dependent learning or sensorimotor gating: a behavioral characterization of alpha7-deficient mice. Learn Mem 1998; 5: 302—316
  27. Swerdlow NR, Geyer MA. (1998) Using an animal model of deficient sensorimotor gating to study the pathophysiology and new treatments of schizophrenia. Schizophr Bull 1998; 24:285-301 PMID 9613626 free fulltext
  28. Geyer, MA, Krebs-Thomson, K, Braff, DL, Swerdlow, NR. Pharmacological studies of prepulse inhibition models of sensorimotor gating deficits in schizophrenia: a decade in review. Psychopharmacology 2001; 156:117-154. PMID 11549216
  29. Watanabe A, Toyota T, Owada Y, et al (November 2007). «Fabp7 maps to a quantitative trait locus for a schizophrenia endophenotype». PLoS Biol. 5 (11): e297. DOI:10.1371/journal.pbio.0050297. PMID 18001149.
  30. Maier W, Mössner R, Quednow BB, Wagner M, Hurlemann R (November 2008). «From genes to psychoses and back: the role of the 5HT2alpha-receptor and prepulse inhibition in schizophrenia». Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci 258 Suppl 5: 40–3. DOI:10.1007/s00406-008-5011-5. PMID 18985293.
  31. Научная публикация в журнале Science и обзор на тематическом портале: