作者:江耘 洪恒飞 周炜 来源:科技日报 发布时间:2022/8/10 15:42:03
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老鼠被剪胡须后出现社交障碍 因为大脑中缺了催产素

 

洪恒飞 周炜 科技日报记者 江耘

出生将满16天的小鼠被剪去胡须,由此产生的“童年阴影”会延续到成年,使得天性热爱社交、怕寂寞的小鼠出现社交障碍,变得不爱交新朋友,甚至难以辨别新老朋友。这一症状和人类的自闭症颇为相似。

8月9日,记者从浙江大学获悉,该校脑科学与脑医学学院汪浩教授团队研究发现,小鼠出生后12-16天是胡须触觉系统相关的脑回路形成关键期,人为剪去胡须意味着剥夺小鼠早期触觉经验,会导致小鼠成年后大脑内海马体的CA3区域出现异常激活,引发社交障碍。

研究团队进一步发现,通过催产素进行早期干预,可以有效逆转成年小鼠的社交障碍。在临床上,这项研究对认识自闭症的发病机制与早期干预方法提供了新的线索。相关研究论文近期发表于《自然》子刊《分子精神病学》。

触觉经验的获取在关键期被阻断

人类从出生到8-9岁时,大脑神经突触数量是逐渐增多的,随后就会减少。这一过程是由于感觉和生活经验的不断输入,帮助大脑决定取舍突触,使神经网络越发精细。

通常情况下,小鼠一共有31根胡须。胡须是小鼠精密的触觉终端,会以不同频率的速度震动并刷过事物表面,根植于毛囊的机械敏感的传感器会将信号传到大脑。

“就像触摸、拥抱对人类的身心发展非常重要,胡须提供的触觉经验,对小鼠也至关重要。”论文第一作者之一、浙大脑科学与脑医学学院潘利彪博士介绍。

研究人员尝试了在不同时间段剪去小鼠的胡子,比如出生后9-16天、12-16天、16-20天以及成年以后,对比发现,只有在出生满16天之前剪除胡须,才对成年后的社交行为产生影响,其他时期剪胡子都对小鼠成年后行为没有显著影响。

“这说明小鼠触觉及社交行为相关神经环路发展存在一个关键时间窗口。”汪浩介绍,神经科学里有一种检测“即早基因表达”方法,用于追踪执行一个外显行为时,大脑哪些相应的神经元会被激活。当小鼠出现社交障碍时,团队用这一手段在小鼠的海马区发现了新线索。

海马区是大脑中与学习、记忆、社交都密切相关的一个核团。之前有研究证实,海马区的CA1和CA2区域是和社交有关。在正常小鼠的社交活动中,CA1和CA2需要被激活。

研究发现,童年期被剪过胡子、成年后有社交识别障碍的小鼠在社交活动时海马体的CA3区域有更多的神经元被激活。这意味着,CA3激活是一种功能异常。

“此次研究首次发现了CA3的异常激活与社交障碍之间的关联。”汪浩表示,人类自闭症的主要症状在于社交障碍,很多自闭症患者还存在感觉系统障碍,感觉过敏等现象,联系小鼠实验现象,引导团队进一步探究:环境导致的社交障碍,比如剪胡子,和遗传基因导致的社交障碍之间,是否有共同机制?

补充催产素可及时修复“童年阴影”

“催产素是人们较为熟知的一种激素,同时又是神经递质。它的名字源于它会在女性分娩时大量分泌,帮助宫缩。”潘利彪介绍,催产素在男性体内也存在,它的另一项重要功能就是促进社交。

以往有研究表明,刚出生的小鼠产生、释放催产素,有赖于胡须提供的触觉经验。如果在出生早期剪掉小鼠的胡子,脑内能够合成催产素的神经元就会减少。

此次研究中,该团队在实验中也观察到了被剪胡须的小鼠海马体内的催产素含量降低。既然海马体CA3的催产素减少了,是否能够通过补充催产素的方式去扭转小鼠的社交障碍?

根据这一思路,研究人员做了两类小鼠的催产素早期干预实验,分别是童年期被剪胡子的小鼠和患有人类自闭症谱系中一类叫作脆性X染色体综合征的模型小鼠。

实验结果显示,如果在小鼠发育早期通过脑室注射或者鼻腔给药的方式补充少量催产素,可以逆转它们成年后的社交障碍,消除童年时被剪胡子的“创伤”,使其长大后的行为与正常小鼠并无二致。

“需要说明的是,催产素的补充只限于小鼠发育早期,且它的补偿作用是永久性的。”汪浩表示,如果在小鼠成年后再补充催产素,那么效果则是临时性的。如果停了药,第二天小鼠又会陷入社交障碍。

此外,团队还补充了一个实验——如果定向敲除小鼠海马体CA3中的催产素受体,那么无论何时补充催产素,都不能实现补偿效果,说明催产素的补偿作用是通过CA3来起作用的。

综合实验结果,团队认为,两种社交障碍的产生,都是因为早期海马体CA3的催产素含量不足。按照大脑发育理论,这造成了CA3区域多余的神经突触不能被修剪。

“小鼠成年之后,当它们在社交时CA3区域的神经元被过度激活,从而引发了社交障碍。”汪浩说,曾经有研究尝试过催产素对自闭症的治疗作用,考察能否改善其自闭症行为,然而结果还存在争议。

汪浩表示,此次研究进一步揭示了催产素早期干预自闭症的重要性。团队根据小鼠寿命和人类寿命推算,大概在3-6岁给予催产素干预,或许可以在临床上帮助治疗自闭症引起的社交障碍,将就此开展深层次的验证实验。

 
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