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作者:沈阳小海龟   来源:沈阳小海龟   发布时间:2018-03-08    发布人::admin

提升前额叶PV神经元功能有望改善自闭症人社交能力


自闭症研究最新进展
图片以中国剪纸的风格展示了自闭症模型小鼠光遗传治疗前后的两种状态。左边的两只小鼠在社交时由于脑电波异常不能顺利交流,所以失落惊慌。但是,当接受了特定频率的光遗传刺激治疗,小鼠们开始载歌载舞了(社交)。图片由罗建红课题组提供。
自闭症研究最新进展
有孤独症的小老鼠,如何社交
这项研究工作为期四年半,共同第一作者是博士研究生曹蔚(左二)和林燊(左一),共同通讯作者是罗建红教授(右二)和许均瑜副教授(右一)。
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2017年3月2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‘粘’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。
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