研究人員利用一種稱為光遺傳學的技術，透過光來控制腦細胞的開啟和關閉，在轉基因小鼠身上成功地誘發並緩解了強迫症 (OCD) 的症狀。這兩項由不同團隊進行的研究證實了導致這種疾病的神經迴路，並指出了治療靶點。 它還揭示了強迫行為發展速度以及被緩解的速度。這些研究的結果發表在《科學》雜誌上。
對患有強迫症的人類進行腦部掃描發現，有兩個區域——眼眶前額皮質（眼睛後方）和紋狀體（大腦中部的一個樞紐）——與該疾病特有的重複性和強迫性行為有關。但“在人類身上，我們無法測試因果關係”，紐約哥倫比亞大學的精神病學家和神經科學家蘇珊娜·艾瑪麗（Susanne Ahmari）說，她是其中一項研究的負責人。
例如，尚不清楚是異常的大腦活動導致了強迫行為，還是這種行為僅僅是大腦試圖透過代償來控制症狀的結果。“這個領域一直存在很大的爭議，”康涅狄格州紐黑文市耶魯大學的薩廷德·考爾·辛格（Satinder Kaur Singh）說，他研究與類似強迫症的疾病有關的分子，但沒有參與這項新研究。“艾瑪麗的論文表明它是具有因果關係的。”
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艾瑪麗的團隊想看看光遺傳學是否可以引發小鼠的重複梳理行為——這是動物模型中常用的類似強迫症的症狀。研究小組將攜帶光敏蛋白基因的病毒注入眼眶前額皮質。某些神經細胞隨後開始產生蛋白質並對光變得敏感。然後，研究人員插入一根光纖，每天用光照射這些細胞幾分鐘。過了幾天之後，他們才開始觀察到強迫行為。
艾瑪麗說：“之前，我以為當光線開啟時我們會立即看到重複的行為。” 相反，似乎是這些網路中的長期活動引發了異常的梳理行為。 這可能對人類如何發展這些行為模式具有影響。
在第二項研究中，馬薩諸塞州劍橋市麻省理工學院（MIT）的研究人員使用了一種重複行為的小鼠模型，這些小鼠攜帶一個參與建立神經元連線的基因突變。研究人員對突變小鼠和對照小鼠進行條件反射訓練，當水滴在它們的前額時，它們就會梳理毛髮。經過一系列試驗，突變小鼠甚至在沒有水滴的情況下也開始梳理毛髮。
然後，研究小組利用光遺傳學刺激眼眶前額皮質中連線到紋狀體的神經元。 這與艾瑪麗團隊研究的神經迴路相似但不重疊。
麻省理工學院研究的共同作者安·格雷比爾（Ann Graybiel）說：“在一兩秒鐘內，就會發生行為改變。” 異常的梳理行為消失了，只留下對水滴的正常反應。“看到這一幕真是太驚人了，”格雷比爾說。
她感到加倍驚訝的是，與執行行為甚至有意識的行為控制有關的皮質，竟然是這種自動反應的根源。“大家都認為，當我們出現這些強迫行為或非常強烈的習慣時，這些行為就會自行展開，”她說。相反，眼眶前額皮質可以向其他與更自動的運動有關的大腦區域傳送“停止”訊號。
這種症狀的快速緩解與哥倫比亞團隊在小鼠體內產生症狀所需的時間形成了對比。 艾瑪麗說，這可能與兩個團隊使用的小鼠型別不同，以及他們檢查的迴路略有不同（儘管在同一廣闊區域內）有關。
格雷比爾希望這些結果將有助於使強迫症的治療方法（例如使用電極進行深部腦刺激）更加精確。
艾瑪麗認為，這些發現可以被利用來幫助更快地消除重複行為。她說，瞭解大腦如何隨著時間的推移而變化以產生重複行為，可以帶來更好的治療方法。不過，沒有人建議應該將光遺傳學病毒注入人腦作為一種治療方法。 “我們還沒有做好準備，”格雷比爾打趣道。