MODELLI ANIMALI PER I COMPORTAMENTI AUTISTICI

L'autismo è un disturbo complesso dello sviluppo neurologico.
 
I modelli animali efficaci devono includere validità di facciata (forti analogie agli endofenotipi della sindrome umana), la validità di costrutto (stessa disfunzione biologica che causa la malattia umana, come una mutazione genetica o anomalia anatomica) e validità predittiva (risposta analoga a trattamenti che prevenire o invertire i sintomi della malattia umana).

Come indagare il fenotipo di questi animali?

La diagnosi di autismo è attualmente basata su criteri puramente comportamentali: i manuali DSM-IV, ICD-10, OMS hanno richiesto la presenza di tre categorie specifiche: anormali reciproche interazioni sociali (ridotto interesse per i coetanei e difficoltà a mantenere l'interazione sociale, mancato uso dello sguardo e delle espressioni facciali per comunicare efficacemente), comunicazione alterata (ritardi linguistici, deficit di comprensione della lingua e la risposta alle voci, mancanza di prosodia...) e comportamenti ripetitivi (stereotipie motorie, l'uso ripetitivo di oggetti, compulsioni e rituali, interessi molto limitati.

Quali test fare?

Interazioni sociali reciproche: le misure di interazione tra coppie o gruppi di giovani topi o gli adulti messi insieme in gabbie standard o arene specializzate forniscono le conoscenze più dettagliate delle relazioni sociali reciproche -> Videotracking

Durata, ora, isolamento, arricchimento, tipi di ceppo, età, sesso sono variabili regolate.

Alcuni tipi di test, nessuno dei quali prevede un apprendimento forzato dei topi, sono tutti comportamenti naturali appresi da lui solamente:

Approccio sociale: approccio diretto che offre misure di un approccio sociale spontaneo diretto.
Annusarsi, spingersi, tempo speso per esplorare l'arena, tempo speso per pulirsi da soli.
Topi con poche interazioni sociali occupano poco tempo con gli altri e stanno isolati tanto tempo.

Test delle 3 camere: test strutturato -> tre camere con due gabbie nella prima e nella terza, in una di queste c'è un topo rinchiuso.

Topi normali lasciati liberi nelle stanze spendono la maggior parte del tempo in quella dove c'è il topo rinchiuso.

La socialità è definita in base a quanto i topi spendono il tempo nella camera con l'altro topo come loro.

Il test è una misura sull'interesse di approcciarsi e rimanere in prossimità fisica con un altro.

Vengono registrati i movimenti del topo.

I topi possono essere testati più di una volta in questo compito, come a diverse età.

Test di partizione: utilizza una gabbia standard divisa a metà da una partizione perforata fatta di plastica.

Il topo riesce a sentire, annusare, vedere l'altro topo tramite i buchi del divisorio, ma sono stati bloccate le interazioni fisiche.

Il tempo speso presso il divisorio rappresenta il grado di interesse sociale verso l'altro topo.

Test sulla preferenza sociale: sono usati per valutare le componenti dell'affiliazione sociale, il riconoscimento sociale e la memoria sociale.

La scelta tra due partner si misura con la quantità di tempo trascorsa con il topo sconosciuto o con quello familiare in un ambiente fatto a Y dove il topo è libero di andare dove vuole.

I partner possono essere presenti simultaneamente o in sequenza con ritardi tra presentazioni, per valutare la memoria di riconoscimento.

Trasmissione sociale di preferenza alimentare: annusare il muso e il contatto fisico ravvicinato sembra contribuire alla comunicazione di informazioni (tramite le interazioni sociali) relative al nuovo cibo che l'altro topo ha mangiato, così che anche l'altro, fidandosi, lo mangia.

Test per deficit di comunicazione nei topi: tra i topi i segnali olfattivi e uditivi emessi dai topi (ultrasuoni) sono di primaria importanza per la comunicazione per la comunicazione.

Assuefazione olfattiva agli odori sociali -> i topi tendono ad annusare il tampone con un odore nuovo e poi rapidamente abituarsi alla sua novità -> le ripetizioni di odori comportano che il topo spenda sempre meno tempo ad annusare il tampone -> un nuovo odore ripristinerà un elevato livello di annusamento.

In topi normali gli odori sociali suscitano livelli più elevati di annusamento rispetto a quelli non-sociali.

Test per comportamenti ripetitivi: test su comportamenti stereotipati. Topi che presentano stereotipie motorie spontanee (comportamenti strani: volteggiare, saltare...) misurabili con video e test su comportamenti ripetitivi -> comportamenti normali ma praticati per troppo tempo (minuti per pulirsi, invece che per pochi secondi o seppellire tantissimi sassolini...).

Test su comportamenti monotoni -> comportamenti preservativi sono relativamente comuni nei topi.
L'apprendimento di compiti inversi misura la flessibilità del topo a cambiare abitudine.

Test di memoria spaziale -> dopo che il topo impara un percorso per uscire dal labirinto ad acqua (labirinto ad acqua di Morris) o che il cibo è in un braccio specifico del labirinto (labirinto a T o Y) viene cambiato il percorso.

Un topo autistico impara bene il primo compito, ma fallisce nell'invertire i comportamenti appresi, per la sua perseveranza a perpetuarli.

Progettare test comportamentali con alta rilevanza per i sintomi diagnostici dell'autismo presenta una sfida notevole per raggiungere la validità di facciata.

Molti sintomi dell'autismo, però, come l'uso letterale del linguaggio e la difficoltà d'interpretazione dell'ironia, è improbabile che siano riprodotti in modelli animali.

La capacità di una persona di intuire cosa un'altra pensa e sente non è innata nel topo.

Altri tipi di test:
 
Test di ansietà: Labirinto a croce elevato (EPM.i topi ansiosi tendono ad esplorare solo i bracci con le paratie, i topi cresciuti in ambiente arricchito o massaggiati hanno una base sicura e tendono ad interagire maggiormente nell'ambiente nuovo, compresi i bracci senza paratie), consumazione di cibo in un nuovo ambiente, spazi aperti (topi ansiosi tendono ad esplorare solo il perimetro dell'arena, non il centro)

Test cognitivi, memoria a lungo termine: labirinto d'acqua di Morris, paura condizionata, trasmissione sociale dell'odore del cibo, test di risposta automatizzata (PAL: impara a premere l'immagine giusta sullo schermo per far apparire il cibo. Si può complicare aggiungendo anche altri simboli e invertendo l'ordine), apprendimenti associativi stimolo-rinforzo o azione-rinforzo (condizionamenti operanti);

Test cognitivi, memoria di lavoro: labirinto a T; piattaforma con acqua con stimolo familiare dove sotto c'è la piattaforma per risalire dall'acqua.

Test cognitivi, attenzione -> Test di Robbins delle 5 scelte: cercare di inibire la pulsione di andare subito dall'altra parte dell'arena e aspettare che una delle 5 fessure si illumini e toccarla con il muso prima di andare a prendere il cibo dall'altra parte dell'arena (nel caso lui sbagli fessura, il cibo non sarà presente);

Un altro test complesso: il topo deve scegliere la forma giusta della ciotola e il materiale giusto al suo interno per trovare il cibo; compito di discriminazione di punti luminosi su uno schermo: deve premere quello estremo a sinistra se vuole il cibo.

Il compito si complica diminuendo la distanza tra i due punti.

Negli animali con neurogenesi ippocampale disturbata il numero delle prove con stimoli vicini è molto elevata)

Test sulla preferenza verso un oggetto nuovo e nuovo nel contesto (ippocampo dipendente; un oggetto familiare ma in un nuovo contesto).

Prima di eseguire test ci vuole un controllo sui parametri del topo - > la sua salute generale, comportamenti a casa, sensibilità agli stimoli acustici, visivi, olfattivi....

Gravi disabilità fisiche provocano falsi positivi in molte attività comportamentali (deficit olfattivi inibiscono le prestazioni in un test che misura l'approccio sociale....).

Deficit visivi possono mettere in pericolo tutti i compiti di memoria visiva.

Disfunzioni motorie impediscono a un topo l'esplorazione attiva di ambienti.

Quando possiamo chiamare “disturbo dello sviluppo” un disordine che si manifesta durante lo sviluppo?

Come si può colmare l’enorme distanza fra una specifica molecola e la cognizione umana?

Nuovo approccio che cerca di identificare nell’uomo mutazioni genetiche associate con ritardo mentale o disturbi dell’apprendimento ed utilizzarli come base di partenza per iniziare a comprendere le basi molecolari dei processi cognitivi nell’uomo.

Si cerca di identificare un gene umano legato ad una sindrome di ritardo mentale e di utilizzare modelli animali