一月新闻排行

浙江大学罗建红团队在神经科学领域顶级期刊《神经元》上发文

有孤独症的小老鼠,如何社交

发布时间:2018-03-08来源:钱江晚报作者:柯益能 王平 章咪佳浏览次数:0

  世界上有大约7000万的人,他们所能感受到的世界,与普通人非常不同。

  他们是天生的自闭症患者。我们更愿意称他们患有孤独症,因为他们没有社交能力,与世界超然脱离。

  距离这种神秘的病症被首次命名,已经过去75年,人们对它的了解却仍然十分有限。然而新的研究正在不断地带来希望——

  北京时间201732日,浙江大学医学院基础医学系罗建红教授团队,在神经科学领域顶级期刊《神经元》上,发表了一项关于孤独症小鼠模型社交行为的研究。

  这项研究结果表明:人的大脑内侧前额叶皮质中,一种特定式样的脑电波异常,会导致孤独症模型小鼠出现社交障碍。而在小鼠成年期,通过操纵该皮质的特定类型神经元,又可恢复这种脑电波,帮助小鼠克服社交障碍。

  这一发现,或将为人类孤独症治疗带来新思路。


个别孤独症患者有特别天赋

但大多会有社交和语言障碍

  孤独症有多种形式,有的温和,有的剧烈,有的看起来甚至让人有些羡慕。

2018年伊始,社交网络被一位孤独症画家斯蒂芬·维尔特希尔刷屏:

  斯蒂芬乘坐游轮在地中海沿岸观光,他利用不到一个小时的时间,凭借记忆力记住了西班牙巴塞罗那、帕尔马以及法国马赛沿岸的风光。在回家后一个月,他把这幅全景画了出来,描绘细致,生动逼真,许多标志性建筑甚至细节都跃然纸上,令人们惊叹。

  但斯蒂芬其实是一名阿斯伯格症患者(孤独症的一种)。

  这是大众对自闭症患者比较熟悉的一面,他们中有许多在绘画、音乐和记忆方面会表现出惊人的天赋。许多普通人会产生疑问:为什么要破解孤独症?天才的世界不应该划归平庸。

  事实是,这背后是更加残酷的数据——“孤独症是一种基因疾病,目前平均发病率达到1%罗建红课题组的副教授许均瑜老师说,孤独症具有广泛脑发育问题,其中阿斯伯格症天才只占非常小的一部分,大部分孩子,都会因为神经系统发育受损而最终导致终身智力障碍。

  即便是阿斯伯格症的天才,他们在日常生活中也会表现出一定的交流障碍、焦虑甚至带有攻击性的行为,给家人带来很大的困扰。这都是科学家要不断深入研究孤独症,进而帮助治疗的原因。


大脑前额叶区域的一场“战斗”

司令的作战计划理不清

  在英文单词里,孤独症和自我主义,是同一个词:Autism

  孤独症患者的临床表现各不相同,但有一个共同特点:有社交困难,只会安静地活在自己的世界里。他们的世界是什么样子,外人并不知道。

  罗建红课题组对孤独症的研究,正是从社交的角度切入的。

  研究就像剥洋葱的过程,一层层通往核心。我们把整个发现比作一场战争,请大家重点关注几个主要角色——司令部(大脑前额叶皮层)、司令(PV神经元)、传令兵(主神经元)、作战计划(低频gamma振荡脑电波)。

  孤独症的主要病因,源自基因。在线《人类孟德尔遗传》数据库显示:近30种核心基因的改变,可能导致孤独症。

  这些基因的功能,多与大脑中神经网络的连接点——突触的功能有关。正常情况下,突触在神经元之间,起到通讯的功能。

  罗建红教授解释:“神经连接素(NL)是一种把突触前后结构更好在一起的蛋白质分子,它使神经元之间的信息传递得以正常进行。神经连接素基因的突变,可能导致孤独症。

  团队的研究,从NL3基因突变的孤独症小鼠模型开始。

  和人一样,天性爱群居的小鼠也有复杂的社交行为,他们的社交行为是:相互嗅探、追逐、发声等。

  科学家让一群老鼠开派对,观察它们的社交情况。

  罗建红团队发现,在社交时,孤独症小鼠的司令部——前额叶皮层中,低频gamma振荡(意思是其振荡频率为40赫兹左右)脑电波明显受损,表现为振荡幅值下降,并失去了指挥后续环节的能力。研究者进一步发现,低频gamma振荡的异常与前额叶脑区中PV神经元兴奋性下降密切相关。

PV神经元是所谓的中间神经元,其功能是协调主神经元,后者则负责把信息从大脑传递到身体各个部位。

  正常小鼠的PV神经元可以快速放电,带来明显的低频gamma振荡脑电波。同时这种振荡与主神经元的放电是相匹配的,主神经元总是能按着振荡波峰-波谷变化的拍子,准确地在波谷时向外发送信息。

  我们称这个过程为“社交律动”。

  所以,低频gamma振荡幅值明显下降,相当于司令的作战计划出了问题,这最终导致主神经元无法正常放电。

  “这就好像指挥社交的司令部,工作节奏被打乱了,最终社交指令输出也混乱了。”罗建红解释说。


这一发现

或为孤独症治疗带来新思路

  由此课题组得出结论:当PV神经元出现异常时,小鼠神经元放电发生紊乱,gamma频段振荡受损,进而引起小鼠社交行为异常。

  在寻找到PV神经元是以神经连接素NL3基因突变自闭症小鼠模型的疾病基础后,课题组考虑,这条线索能不能反推回去,试着找到治疗的办法。

  科学家通过光遗传学技术,按照低频gamma振荡式样,去刺激孤独症小鼠在内侧前额叶皮层的PV神经元。课题组发现,小鼠的社交行为缺陷得到有效的恢复。

  罗建红团队认为,如果人类自闭症有相似的机制,则可以通过物理或药物手段提高人的前额叶PV神经元功能,以重建前额叶低频振荡,达到改善自闭症患者的社交能力的目的。

  核心症状的社交缺陷的改善,可能还会对自闭症儿童智力和语言发育具有积极意义。


《钱江晚报》2018年3月5日14版