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农工党浙江省委会主委罗建红团队最新科研成果发现自闭症社交缺陷的“信息密钥”

来源:青年时报  时间:2018-03-02 08:55:00  编辑:胡文生


 
相信看过电影《海洋天堂》的人,都会为影片中的父子情潸然泪下,这部影片的背后,是想唤起公众对自闭症的重视。
自闭症,又称孤独症,是一种儿童先天性的严重神经发育性疾病,发病率约1%,主要症状为社会交往障碍、语言障碍和行为刻板反复,还有不小的比例伴有智力障碍。自闭症至今没有有效的治疗方法,临床上行为训练和康复方式的效果不确定。
为何会出现这样的状况?主要是对自闭症的发病原因不了解,只知道是脑部细胞出了问题,但是哪个细胞、出了什么问题都是未知的。不过,201831日凌晨,浙江大学罗建红教授团队在神经科学领域顶级期刊《神经元》上线了最新的科研结果,解开了这个沉睡的“信息密钥”——原来,自闭症患者的内侧前额叶皮层出现了异常。



虽然目前的科研对象是小鼠,但这一发现,或为人类自闭症治疗带来新的思路。
1、自闭症小鼠为何对新伙伴没好奇心?原来是前额叶皮层存在异常
70%-80%的自闭症是因为遗传引起的,当然也不排除环境带来的基因突变。无论是哪一种病发原因,都有一个共同的特点,那就是神经元之间的通讯紊乱,担任神经元之间通讯功能的突触出现了问题。”罗建红介绍,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自闭症。
目前已知的科研结果显示,神经连接素基因突变会导致自闭症。所谓的神经连接素,就是一种把突触前后结构更好“粘”在一起的蛋白质分子,它可以使神经元之间的信息传递得以正常进行。
罗建红说,在实验中,他们就是以这种基因突变有自闭症小鼠作为模型,“天性爱群居的小鼠也有复杂的社交行为,表现为相互嗅探、追逐、发声等。在实验中发现,有自闭症的小鼠,嗅探次数和时长都比较少,而且陌生伙伴加入时还出现了社交趋新缺陷,就是不会对陌生东西产生好奇心、社交欲望。”
针对这一特点,科学家追踪脑内特定的神经元活动细胞发现,社交时自闭症小鼠前额叶皮层存在异常。
2、表达小清蛋白的神经元出问题  指挥社交的“司令部”工作节奏乱了
在锁定了前额叶皮层异常的前提下,罗建红团队又继续“追踪”,从细胞层面找到异常的根源,探索基因变异对细胞功能的改变。
据了解,前额叶组织主要有两种神经元类型,即具有兴奋性的主神经元和具有抑制性的中间神经元,它们相互连接形成功能网络。科学家发现,一种表达小清蛋白的神经元,即小清蛋白阳性神经元出现了问题。正常的小鼠在社交过程中,前额叶脑区低频伽马振荡脑电波变化明显且能量变高,主神经元放电与之明显匹配,而自闭症小鼠社交时,前额叶低频伽马振荡的幅值明显下降,并且与西塔振荡波失去相偶联关系,主神经元难以跟上伽马振荡的节律放电,这些都提示了自闭症小鼠前额叶皮层在社交时信息整合和处理出现了异常。罗建红解释:“这就好像指挥社交的司令部自身工作节奏被打乱,发出的社交指令也混乱了。”
“低频伽马振荡的产生,往往提示局部小清蛋白阳性神经元群体性同步化放电。”罗建红说,课题组因此得出结论,小清蛋白阳性神经元出现异常时,小鼠神经元放电发生紊乱,伽马频段振荡受损,进而引起小鼠社交行为异常。也可以说,这类小清蛋白阳性神经元属于抑制性神经元,是低频伽马振荡脑电波的细胞基础。
3、通过光刺激可有效改善社交缺陷 相关合适频率的组合也找到了
在寻找到表达小清蛋白的神经元是导致自闭症病发的原因后,课题组通过光遗传学技术,按照低频伽马振荡式样,刺激该小鼠在内侧前额叶皮层的表达小清蛋白的神经元,没想到,小鼠的社交行为缺陷有效得到了恢复。
据了解,光遗传学技术通常是指结合光学与遗传学手段,精确控制特定神经元活动的技术。科学家们可以通过控制光照的波长、时间、频率等条件,来控制细胞上的光敏感通道蛋白的激活与关闭,从而有效激活或抑制神经元活动,或者精确控制神经元以特定频率进行活动。
为此,课题组通过光遗传学技术,进一步验证了前额叶皮层和表达小清蛋白神经元调控小鼠的社交行为。值得一提的是,只有合适频率组合刺激小清蛋白阳性细胞才能有效恢复社交功能,这是个独特的发现!
“这个合适频率的组合,是40赫兹与8赫兹的电磁波。”罗建红补充。



4、该理论研究成果或可推论到人 真正应用还需临床实验来证实
虽然这次研究的对象是小鼠,不过,罗建红团队认为,这个结果或对人类自闭症研究提供了相应的方向,如果通过物理或药物手段提高人的前额叶小清蛋白阳性神经元功能,或可重建前额叶低频振荡,达到改善自闭患者的社交能力。
罗建红表示,小鼠的遗传缺陷基础信息来源于人的自闭症患者。与人类一样,小鼠也有神经连接素基因,在神经发育中的功能也相似,这是推论的科学基础。科学家研究疾病动物模型,就好像是想用一面镜子来折射出人类疾病的发病机制,但因为进化上的差异,用小鼠模型得出的有关脑高级功能的结论是否适用于人类,还需要更多的研究加以验证。
不过,真正应用到人类,还需要临床实验来证实。罗建红说,接下去,团队将进一步对异常神经元系统更小单位的分子进行相关研究,希望能够研制出相应的药物提供基础,“神经发育就像电影场景一样环环相扣的,早发现、早治疗,会对自闭症儿童智力和语言发育具有积极意义。”(主任记者 张晶 通讯员 柯溢能 文 通讯员 卢绍庆 摄)
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