Syngap1塑造我们的感知世界，突变会破坏基于触摸的学习

一种名为Syngap1的基因能够实现基于触摸的感知，而某些突变可能导致混合信号。

　　

你可能几乎察觉不到，但我们日常所做的许多事情都需要大脑进行感知学习。无论是安全地穿过路口，还是快速从包里取出某样东西，都依赖于大脑首先为来自眼睛或指尖的感觉输入赋予意义。  

通常，这一过程毫不费力。  

来自赫伯特·沃特海姆佛罗里达大学斯克里普斯生物医学创新与技术研究所（The Herbert Wertheim UF Scripps Institute for Biomedical Innovation & Technology）的研究表明，一个名为Syngap1的基因能够实现基于触觉的感知，而某些突变则会导致信号混乱。该研究得到了美国国立卫生研究院下属的国家心理健康研究所（National Institute of Mental Health）和国家神经疾病与中风研究所（National Institute of Neurological Disorders and Stroke）的资助。  

这项发表于1月的《Nature Communications》杂志上的研究聚焦于触觉，详细探讨了Syngap1基因的错误如何导致小鼠的感知学习受到干扰，研究负责人、神经科学教授Gavin Rumbaugh博士表示。该研究对于理解其他一些疾病也具有重要意义，例如精神分裂症和帕金森病，这些疾病中感觉和运动相关过程不再正常协同工作。  

在人类中，Syngap1基因的突变可能导致自闭症和智力障碍。对于神经发育正常的人，大脑会自动为感觉输入赋予意义，比如红灯的视觉信号或钢笔的光滑质地，Rumbaugh说。  

“患有这些疾病的孩子，他们的大脑不一定能从感官输入中得出正确的意义，因此很难调整他们的行为，”他说。“但没有人真正了解大脑中出了什么问题，导致他们的感知学习能力下降。”  

这项研究可能提供了答案。在实验中，研究团队记录了大脑解读基于触觉的信息并做出适当反应的能力受到干扰的情况。  

“我们发现，在Syngap1模型中，触觉编码是颠倒的，”Rumbaugh说。  

人们通常有两个基因副本，一个来自父亲，一个来自母亲。突变可能会改变或沉默一个或两个副本。对于Syngap1基因，研究表明，两个正常副本对于大脑的正常发育是必需的。突变可能导致自闭症特征、智力障碍和感觉处理紊乱。  

在开始研究之前，研究人员已经知道Syngap1基因能够实现触觉感知。在2018年发表于《Nature Neuroscience》的一项研究中，Rumbaugh实验室记录了携带该基因突变副本的儿童家庭的经历。这些儿童对触觉的反应不正常，通常对疼痛的耐受性异常高。在一个案例中，一个孩子忽视了自己折断的手指，持续了四天。  

在随后的小鼠实验中，Rumbaugh团队在处理感觉信息的大脑区域发现了相应的变化。  

在最新研究中，共同第一作者Thomas Vaissiere博士（员工科学家）和Sheldon Michaelson博士（博士后研究员）研究了携带典型或突变版本基因的小鼠如何用胡须探索环境。在一个在黑暗中进行的实验中，小鼠的任务是通过垂直的凹槽识别出两个柱子中的一个为新的。  

“一个类比就是，当有人说‘我想让你从你的手袋里拿出润唇膏，而不是钢笔’时，你会把手伸进去，”Rumbaugh说。  

与典型小鼠不同，携带Syngap1突变副本的小鼠无法区分质地。在典型小鼠中，更强的触觉——即胡须更大幅度的弯曲——会在脑细胞之间产生更多的电信号。然而，在携带突变基因的啮齿动物中，研究人员发现模式被颠倒了。对于它们来说，强烈的触觉和明显的弯曲引发的神经信号比弱触觉更少。  

因此，这些小鼠根据不准确的信息执行任务，这种体验类似于戴着手套在包里翻找东西。这种改变的输入使它们难以集中注意力，科学家们写道。更重要的是，它们经常给出错误的答案。  

Rumbaugh说，这些小鼠无法根据环境调整行为。他的实验室正在寻找能够提高Syngap1基因所产生蛋白质产量的化合物，作为一种可能的治疗方法。  

这些研究是在成年小鼠中进行的。展望未来，Vaissiere表示，他希望更深入地研究突变如何影响大脑发育，以及它在其他感觉中的作用。