精准磁刺激下丘脑室旁核改善自闭症模型小鼠社交能力的研究

本研究针对自闭症谱系障碍(ASD)治疗中深部脑核团精准调控的难题，创新性地利用超顺磁性氧化铁纳米颗粒(SPIONs)介导的磁刺激系统(pMSS)，实现了对下丘脑室旁核(PVN)的精准激活。通过10 Hz频率刺激，研究人员成功上调催产素(oxytocin)分泌、促进神经元突触可塑性，并在1周内显著改善VPA诱导的ASD模型小鼠的社交行为。该研究为深部脑核团非侵入性调控提供了新范式，为ASD的神经调控治疗开辟了潜在临床路径。

　　

自闭症谱系障碍(ASD)作为一种复杂的神经发育性疾病，其核心症状——社交障碍的治疗始终是医学界的重大挑战。传统药物疗法靶向性不足，而深部脑刺激等侵入性手段又存在手术风险。更棘手的是，现有非侵入性磁刺激技术如重复经颅磁刺激(rTMS)受限于穿透深度和空间分辨率，难以精准调控深部核团如下丘脑室旁核(PVN)——这个调控社交行为的关键"指挥官"。

东南大学生物科学与医学工程学院江苏省生物材料与器件重点实验室的研究团队另辟蹊径，将纳米技术与磁刺激相结合，构建了超顺磁性氧化铁纳米颗粒(SPIONs)介导的精准磁刺激系统(pMSS)。通过将FDA批准的磁性纳米药物Ferumoxytol精准递送至PVN，配合50 mT旋转磁场，成功突破了传统磁刺激的物理限制。这项发表于《Neuroscience Bulletin》的研究不仅实现了深部脑核团的精准调控，更揭示了频率依赖性神经激活的新机制——1 Hz抑制与10 Hz兴奋的双向调节效应。

研究团队采用多模态技术验证pMSS的效应：通过钙成像技术(GCaMP6f)实时监测神经元活动；结合微型显微镜(miniScope)记录PVN单神经元钙瞬变；采用微透析技术检测局部催产素释放；运用高尔基染色量化树突棘密度变化。行为学测试则通过三室社交、旷场实验等评估ASD模型小鼠的改善程度。

pMSS高效激活神经元活性

体外实验显示，10 Hz pMSS使神经母细胞瘤细胞(N2a)的钙瞬变ΔF/F₀值提升至基线2倍，显著优于传统rTMS。透射电镜证实SPIONs可稳定存在于脑组织超过4周，c-Fos免疫荧光显示PVN特异性激活，且兴奋状态持续≥5小时。

PVN精准磁刺激促进催产素释放

通过AAV病毒载体在PVN表达催产素荧光探针OT1.0，发现10 Hz刺激使催产素释放峰值达基线2倍。转录组测序揭示88个基因显著上调，包括催产素信号通路关键分子(Gαq-PLC-IP3R1-PKC-CD38轴)。Western blot证实催产素蛋白表达提升2倍。

神经突触生长增强

持续7天的10 Hz pMSS使原代PVN神经元树突长度增加1.5倍，树突棘密度提升2倍，其中蘑菇型棘占比显著增加。这种结构性重塑为功能改善提供了形态学基础。

快速改善ASD样行为

在VPA诱导的ASD模型中，1周pMSS治疗即显著提升社交偏好指数(较静脉注射催产素组高2倍)，同时缓解焦虑和刻板行为。关键机制验证实验显示，当用拮抗剂L-372662阻断前额叶皮质(mPFC)催产素受体后，pMSS的疗效消失，证实了PVN-mPFC通路的必要性。

这项研究的意义在于：技术上，开创了纳米材料介导的深部脑精准磁刺激新方法；机制上，阐明了频率依赖性神经调控的分子基础；临床上，为ASD等社交障碍疾病提供了非侵入性治疗新选择。相比外源性催产素给药，pMSS仅需10.48 pg内源性催产素即可产生更优疗效，避免了全身给药的副作用。未来，该技术平台可拓展至其他深部核团相关疾病，如抑郁症、癫痫等的治疗研究，为神经精神疾病的精准医疗开辟了新途径。