科学家利用光线关闭小鼠的自闭症症状

这些发现暗示了可能恢复大脑活动平衡的治疗方法

开启一组抑制大脑活动的神经元可以改善自闭症小鼠模型中的社交行为；关闭一组激发大脑活动的神经元也能达到同样的效果。

这些发现今天发表在《科学转化医学》杂志上，为长期以来的理论增加了份量，该理论认为自闭症源于大脑中过度的兴奋 1。它们也暗示，恢复兴奋和抑制之间平衡的治疗方法可能缓解自闭症患者的社交困难。

斯坦福大学生物工程学和精神病学教授Karl Deisseroth是首席研究员，他说：“如果我们能以正确的方式改变他们大脑中的某些东西，我们或许能够帮助他们改善社交功能。”

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这项工作依赖于 Deisseroth 团队率先开发的一种称为光遗传学的技术。在这项技术中，研究人员对小鼠进行基因工程改造，使其表达称为视蛋白的光敏蛋白。然后，他们将光照射到小鼠的大脑中，以开启或关闭某些神经元。

Deisseroth 团队已经使用这项技术来缓解焦虑迹象、抑郁症和强迫症小鼠的症状。这是他们首次使用光遗传学来操纵自闭症小鼠模型中的社交行为。

华盛顿大学西雅图分校药理学教授William Catterall说：“我认为这项工作很重要，因为它提供了迄今为止最直接的证据，表明急性改变兴奋与抑制的比率可以立即改善类似自闭症的行为。”他没有参与这项新研究。

2011 年，研究人员报告称，激活参与社交行为的前额叶皮层中的兴奋性神经元会导致典型小鼠对与其他小鼠互动失去兴趣。这些发现表明，过度的兴奋会导致社交困难。

在新研究中，Deisseroth 团队使用了缺乏 CNTNAP2 基因两个拷贝的小鼠，该基因与自闭症有关。与典型小鼠不同，这些小鼠对与不熟悉的小鼠互动不表现出兴趣。它们也过度活跃。

研究人员将视蛋白插入突变小鼠前额叶皮层的中间神经元（一种抑制性神经元）中。然后，他们将小鼠暴露在蓝色闪光下，导致中间神经元放电，然后将一只不熟悉的小鼠放入笼子中。

突变小鼠并没有像往常一样在很大程度上避开访客，而是欣然接近新小鼠，并且与新小鼠互动的时间与对照组一样多。

研究人员重复了实验——这次使用视蛋白来关闭前额叶皮层中的兴奋性神经元——小鼠也表现出类似的社交性。增强抑制和关闭兴奋也使突变小鼠的过度活跃程度降低。

匹兹堡大学精神病学助理教授 Susanne Ahmari 说，结果“令人震惊”。Ahmari 没有参与这项研究，但之前曾与 Deisseroth 合作。她说，尚不清楚小鼠的发现是否会推广到自闭症患者，但纠正失衡可以立即改变行为这一事实令人鼓舞。这表明，尽管存在突变，但小鼠大脑中的线路相对完整。

然而，Ahmari 说，该研究的一个局限性是，研究人员评估的是突变小鼠如何与其他突变体互动，而不是与对照组互动。

光遗传学不太可能在短期内用于人体。但这项研究表明了药物或其他类型的治疗应该针对的脑细胞和回路。

Deisseroth 说：“一旦你掌握了因果知识——哪个回路、哪些细胞、什么时间——那么任何类型的治疗都会变得更加有效。”

他和他的团队还对小鼠进行了基因工程改造，使其抑制性神经元在放电时发光。然后，他们将光纤探针插入前额叶皮层，以记录闪光。

他们发现，在对照组小鼠中，当小鼠与不熟悉的小鼠互动时，该区域的活动会比与物体互动时更高。相比之下，在突变小鼠中，与另一只小鼠或物体互动时，活动峰值相同。

然而，突变体和对照组在与不熟悉的同笼伙伴互动时，抑制活动的峰值相似，因此尚不清楚抑制如何与其社交行为相关。

Deisseroth 团队正在记录单个神经元的活动，以寻找它们在社交互动期间可能出现故障的线索。