科學家利用光線關閉小鼠的自閉症症狀

這些發現暗示了可能恢復大腦活動平衡的治療方法

開啟一組抑制大腦活動的神經元可以改善自閉症小鼠模型中的社交行為；關閉一組激發大腦活動的神經元也能達到同樣的效果。

這些發現今天發表在《科學轉化醫學》雜誌上，為長期以來的理論增加了份量，該理論認為自閉症源於大腦中過度的興奮 1。它們也暗示，恢復興奮和抑制之間平衡的治療方法可能緩解自閉症患者的社交困難。

斯坦福大學生物工程學和精神病學教授Karl Deisseroth是首席研究員，他說：“如果我們能以正確的方式改變他們大腦中的某些東西，我們或許能夠幫助他們改善社交功能。”

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這項工作依賴於 Deisseroth 團隊率先開發的一種稱為光遺傳學的技術。在這項技術中，研究人員對小鼠進行基因工程改造，使其表達稱為視蛋白的光敏蛋白。然後，他們將光照射到小鼠的大腦中，以開啟或關閉某些神經元。

Deisseroth 團隊已經使用這項技術來緩解焦慮跡象、抑鬱症和強迫症小鼠的症狀。這是他們首次使用光遺傳學來操縱自閉症小鼠模型中的社交行為。

華盛頓大學西雅圖分校藥理學教授William Catterall說：“我認為這項工作很重要，因為它提供了迄今為止最直接的證據，表明急性改變興奮與抑制的比率可以立即改善類似自閉症的行為。”他沒有參與這項新研究。

2011 年，研究人員報告稱，啟用參與社交行為的前額葉皮層中的興奮性神經元會導致典型小鼠對與其他小鼠互動失去興趣。這些發現表明，過度的興奮會導致社交困難。

在新研究中，Deisseroth 團隊使用了缺乏 CNTNAP2 基因兩個複製的小鼠，該基因與自閉症有關。與典型小鼠不同，這些小鼠對與不熟悉的小鼠互動不表現出興趣。它們也過度活躍。

研究人員將視蛋白插入突變小鼠前額葉皮層的中間神經元（一種抑制性神經元）中。然後，他們將小鼠暴露在藍色閃光下，導致中間神經元放電，然後將一隻不熟悉的小鼠放入籠子中。

突變小鼠並沒有像往常一樣在很大程度上避開訪客，而是欣然接近新小鼠，並且與新小鼠互動的時間與對照組一樣多。

研究人員重複了實驗——這次使用視蛋白來關閉前額葉皮層中的興奮性神經元——小鼠也表現出類似的社交性。增強抑制和關閉興奮也使突變小鼠的過度活躍程度降低。

匹茲堡大學精神病學助理教授 Susanne Ahmari 說，結果“令人震驚”。Ahmari 沒有參與這項研究，但之前曾與 Deisseroth 合作。她說，尚不清楚小鼠的發現是否會推廣到自閉症患者，但糾正失衡可以立即改變行為這一事實令人鼓舞。這表明，儘管存在突變，但小鼠大腦中的線路相對完整。

然而，Ahmari 說，該研究的一個侷限性是，研究人員評估的是突變小鼠如何與其他突變體互動，而不是與對照組互動。

光遺傳學不太可能在短期內用於人體。但這項研究表明了藥物或其他型別的治療應該針對的腦細胞和迴路。

Deisseroth 說：“一旦你掌握了因果知識——哪個迴路、哪些細胞、什麼時間——那麼任何型別的治療都會變得更加有效。”

他和他的團隊還對小鼠進行了基因工程改造，使其抑制性神經元在放電時發光。然後，他們將光纖探針插入前額葉皮層，以記錄閃光。

他們發現，在對照組小鼠中，當小鼠與不熟悉的小鼠互動時，該區域的活動會比與物體互動時更高。相比之下，在突變小鼠中，與另一隻小鼠或物體互動時，活動峰值相同。

然而，突變體和對照組在與不熟悉的同籠夥伴互動時，抑制活動的峰值相似，因此尚不清楚抑制如何與其社交行為相關。

Deisseroth 團隊正在記錄單個神經元的活動，以尋找它們在社互動動期間可能出現故障的線索。