(杭州10日訊)出生將滿16天的小鼠被剪去鬍鬚,由此產生的「童年陰影」會延續到成年,使得天性熱愛社交、怕寂寞的小鼠出現社交障礙,變得不愛交新朋友,甚至難以辨別新老朋友。這一症狀和人類的自閉症頗為相似。
《科技日報》報導,記者周二從浙江大學獲悉,該校腦科學與腦醫學學院汪浩教授團隊研究發現,小鼠出生後12至16天,是鬍鬚觸覺系統相關的腦迴路形成關鍵期,人為剪去鬍鬚,意味著剝奪小鼠早期觸覺經驗,會導致小鼠成年後大腦內海馬體的CA3區域出現異常激活,引發社交障礙。
研究團隊進一步發現,通過催產素進行早期干預,可以有效逆轉成年小鼠的社交障礙。在臨床上,這項研究對認識自閉症的發病機制與早期干預方法提供了新的線索。相關研究論文近期發表於《自然》子刊《分子精神病學》。
人類從出生到8至9歲時,大腦神經突觸數量是逐漸增多的,隨後就會減少。這一過程是由於感覺和生活經驗的不斷輸入,幫助大腦決定取捨突觸,使神經網絡越發精細。
通常情況下,小鼠一共有31根鬍鬚。鬍鬚是小鼠精密的觸覺終端,會以不同頻率的速度震動並刷過事物表面,根植於毛囊的機械敏感的傳感器會將信號傳到大腦。
觸覺對身心發展非常重要
論文第一作者之一、浙大腦科學與腦醫學學院潘利彪博士稱:「就像觸摸、擁抱對人類的身心發展非常重要,鬍鬚提供的觸覺經驗,對小鼠也至關重要。」
研究人員嘗試了在不同時間段剪去小鼠的鬍子,比如出生後9至16天、12至16天、16至20天以及成年以後。對比發現,只有在出生滿16天之前剪除鬍鬚,才對成年後的社交行為產生影響,其他時期剪鬍子都對小鼠成年後行為沒有顯著影響。
「這說明小鼠觸覺及社交行為相關神經環路發展,存在一個關鍵時間窗口。」汪浩指出,神經科學裡有一種檢測「即早基因表達」方法,用於追蹤執行一個外顯行為時,大腦哪些相應的神經元會被激活。當小鼠出現社交障礙時,團隊用這一手段在小鼠的海馬區發現了新線索。
海馬區是大腦中與學習、記憶、社交都密切相關的一個核團。研究發現,童年期被剪過鬍子、成年後有社交識別障礙的小鼠,在社交活動時海馬體的CA3區域有更多的神經元被激活。這意味著,CA3激活是一種功能異常。
「此次研究首次發現了CA3的異常激活與社交障礙之間的關聯。」汪浩表示,人類自閉症的主要症狀在於社交障礙,很多自閉症患者還存在感覺系統障礙,感覺過敏等現象,聯繫小鼠實驗現象,引導團隊進一步探究:環境導致的社交障礙,比如剪鬍子,和遺傳基因導致的社交障礙之間,是否有共同機制?
補充催產素可修復「陰影」
以往有研究表明,剛出生的小鼠產生、釋放催產素,有賴於鬍鬚提供的觸覺經驗。如果在出生早期剪掉小鼠的鬍子,腦內能夠合成催產素的神經元就會減少。
此次研究中,該團隊在實驗中也觀察到了被剪鬍鬚的小鼠海馬體內的催產素含量降低。既然海馬體CA3的催產素減少了,是否能夠通過補充催產素的方式,去扭轉小鼠的社交障礙?
對此,研究人員做了兩類小鼠的催產素早期干預實驗,分別是童年期被剪鬍子的小鼠,和患有人類自閉症譜系中一類叫作脆性X染色體綜合徵的模型小鼠。
實驗結果顯示,如果在小鼠發育早期通過腦室注射或者鼻腔給藥的方式補充少量催產素,可逆轉它們成年後的社交障礙,消除童年時被剪鬍子的「創傷」。
成年後再補充僅有臨時效果
「需要說明的是,催產素的補充只限於小鼠發育早期,且它的補償作用是永久性的。」汪浩表示,如果在小鼠成年後再補充催產素,那麼效果則是臨時性的。如果停了藥,隔天小鼠又會陷入社交障礙。
綜合實驗結果,團隊認為,兩種社交障礙的產生,都是因為早期海馬體CA3的催產素含量不足。按照大腦發育理論,這造成了CA3區域多餘的神經突觸不能被修剪。
汪浩說,曾有研究嘗試催產素對自閉症的治療作用,考察能否改善其自閉症行為,然而結果還存在爭議。
他表示,此次研究進一步揭示了催產素早期干預自閉症的重要性。團隊根據小鼠壽命和人類壽命推算,大概在3至6歲給予催產素干預,或許可在臨床上幫助治療自閉症引起的社交障礙,將就此開展深層次的驗證實驗。