科学家发现解决自闭症社交难题的特定大脑回路

Translational research approach to social orienting deficits in autism: the role of superior colliculus-ventral tegmental pathway

UNIGE的科学家们发现了一个大脑回路，其中存在自闭症谱系障碍患者社交困难的根源。

　　

日内瓦大学的科学家们发现了一个脑回路，自闭症谱系障碍患者社交困难的根源就在这里。

从出生开始，人类的生存就依赖于与他人互动的能力。这种对发展至关重要的能力，似乎在自闭症谱系障碍（ASD）儿童中很早就受到了损害，他们在生命的第一个年头就表现出对社交刺激的兴趣有限。为了理解这一现象的神经生物学基础，日内瓦大学（UNIGE）的科学家们将临床和动物研究的数据结合起来。他们发现了一个大脑结构之间的通信通路存在缺陷，这阻碍了注意力的快速转移，而注意力的快速转移是解码社交互动的关键机制。这些发表在《分子精神病学》杂志上的结果，为更好地预测发展和更有针对性的干预铺平了道路。

目前估计每36个孩子中就有1个会发展出自闭症障碍，其中三分之一有认知障碍的风险。

“在那些表现出延迟的孩子中，认知困难是由于对社交互动缺乏理解造成的，”日内瓦大学医学院基础神经科学系副教授、该研究的共同通讯作者卡米拉·贝洛内解释说。“我们通过与他人的互动来学习。由于患有ASD的幼儿很早就不太关注社交线索，因此他们不太可能发展出能够让他们在社交世界中导航和学习的工具。”尽管这种缺乏社交兴趣对发展的影响是众所周知的，但其神经生物学原因却知之甚少。

通过小鼠模型研究大脑网络

在日内瓦大学医学院，神经精神健康神经科学研究中心（Synapsy）将神经科学家和精神病学家聚集在一起，形成了一个联合网络。这种专业知识的共享导致了一个重大发现，有助于理解社交互动的本质：维持社交互动的能力取决于注意力从一个刺激转移到另一个刺激的速度。

在缺乏Shank3基因的小鼠中——这是人类自闭症谱系障碍最常见的单基因原因——我们观察到它们对其他小鼠的定向能力存在缺陷，这反映了在患有ASD的儿童中已经描述的社交互动的改变。因此，这些小鼠是研究ASD的良好模型。

“在缺乏Shank3基因的小鼠中，我们观察到它们对其他小鼠的定向能力存在缺陷，这反映了在患有自闭症谱系障碍的儿童中已经描述的社交互动的改变。因此，这些小鼠是研究ASD的良好模型。”  ——日内瓦大学医学院精神病学系副教授、该研究的共同通讯作者玛丽·沙尔

神经元同步受损

在之前的研究中，卡米拉·贝洛内的团队发现了一条神经元通信通路，其作用是在与定向（尤其是社交定向）相关的大脑结构——上丘和与奖励系统相关的腹侧被盖区之间传递信息。 “这一次，我们能够在我们的ASD小鼠模型中证明，上丘的神经元同步缺失改变了两个大脑区域之间的通信交流，导致个体的定向和社交行为出现缺陷。” 这些实验是在活体动物中进行的，使用了微型化显微镜来监测活动动物的神经活动。这些实验由该研究的共同第一作者、卡米拉·贝洛内实验室的博士后研究员亚历山德罗·孔泰斯塔比勒进行。

针对ASD儿童的特定协议

为了在人类中验证这一假设，玛丽·沙尔团队的研究人员、该研究的共同第一作者娜达·科约维奇开发了一种原创的协议，用于在2至5岁的儿童中无需镇静即可获得大脑磁共振成像（MRI）。 “显然不可能要求这么小的孩子在MRI扫描仪中保持静止30分钟以获得图像，”她解释说。“因此，我们开发了一种适应性协议，配备了MRI室，并与家庭密切合作，为孩子提供最佳条件以入睡，这在90%以上的孩子中效果非常好，我们获得了非常高质量的MRI图像。”

两个团队发现，小鼠中识别出的回路变化与儿童中完全相同。此外，该回路的连接水平可以预测他们在随后一年中的认知发展。虽然目前还无法直接干预这个大脑网络，但这一发现为行为干预提供了指导，特别是要强化孩子从很小的时候起就能快速将注意力从一个事物转移到另一个事物的能力。一种在美国开发并在日内瓦使用的密集治疗方案已经证明了其价值，该方案每周需要20小时，持续2年。通过早期干预，孩子们平均能获得20个智商点，其中75%的孩子能够继续就读普通学校。