运动控制中的红核与自闭症谱系障碍

《Neuroscience & Biobehavioral Reviews》：The Red Nucleus in Motor Control and Autism Spectrum Disorder

　　• 红核不同亚区的进化差异限制了跨物种的推断。
• 灵长类实验表明小细胞红核在运动适应中起作用。
• 人类影像学研究将红核置于分布式的运动网络中。
• 自闭症初步的RN区域影像学发现缺乏与运动表型之间的验证。
• 运动适应可以测试红核在自闭症和发育协调障碍（DCD）中的效应，超越其他网络。

**引言**
非典型的神经运动特征越来越多地被认为是自闭症谱系障碍（ASD）的一个普遍且早期出现的特点，包括运动计划、协调、时机和姿势控制的差异（Bhat, 2021; Fournier et al., 2010; Gardinal et al., 2026; Licari et al., 2020; Roeyers, 2025; Trevarthen and Delafield-Butt, 2013）。与自闭症相关的运动障碍的神经机制仍不完全清楚。现有的研究主要集中在皮质和小脑系统上，而皮下和脑干结构受到的关注相对较少。其中一个候选结构是红核（RN），它位于中脑，参与皮层、小脑和橄榄球体的运动通路之间，负责感觉运动整合（Lopez-Virgen et al., 2023）。尽管传统上红核的作用被主要运动皮质和小脑所掩盖，并被认为对人类运动控制的重要性有限，但神经影像学技术的发展以及对红核解剖连接性的理解加深了人们对它在运动学习、适应性运动控制及损伤后恢复中的作用的研究兴趣（Krimmel et al., 2025），这表明其功能比之前认为的更为广泛和复杂，激发了对其解剖结构和临床意义的进一步研究。

**红核的解剖位置与功能**
红核是一个圆形结构，位于中脑，位于脑导水管前方和黑质内侧，与上丘处于同一水平（Krimmel et al., 2025）。该核非常活跃，具有大型神经元，这些神经元通过轴突投射到下橄榄核（红橄榄束）、小脑和脊髓（红脊髓束）。这种节奏性活动对代谢要求较高，因此需要较强的血管供应以及高浓度的铁和铁蛋白来维持其代谢强度。毛细血管的神经支配以及其中的高铁含量赋予了它红色的外观。红核在解剖上嵌入在一个分布式的感觉运动网络中，接收来自皮层和小脑区域的输入，并参与与下橄榄核和脊髓运动系统的连接（Basile et al., 2021）。红核本身由大细胞（mcRN）和小细胞（pcRN）亚区组成，这两者在解剖组织和进化保守性上有所不同。这些亚区特异性特征对于解释跨物种的红核证据及其在人类中的潜在功能和临床意义尤为重要。

**红核在人类运动控制中的功能**
虽然红核在脑干的感运动网络中具有良好的连接性，但其在大脑 voluntary（自主）运动控制和感觉运动整合中的作用长期以来被认为有限（Cacciola et al., 2019）。这种看法源于其大细胞亚区的相对不发达，以及长期以来认为红脊髓束对人类 voluntary 运动控制的贡献微乎其微的假设（Krimmel et al., 2025, Stacho et al., 2024）。这种进化差异限制了从动物研究中直接推断人类红核功能的可行性。然而，大细胞亚区的相对减弱并不意味着红核所有相关功能的同等减弱。新兴证据表明，相对保留的小细胞亚区参与了与适应性运动调节和运动学习相关的皮质-红核、小脑-红核和红橄榄束回路（Basile et al., 2021, Cacciola et al., 2019, Krimmel et al., 2025）。这些解剖和功能关联为将红核视为运动网络功能中的整合或调节成分提供了依据。尽管如此，红核在运动学习、误差相关调节等过程中的具体贡献，以及与下橄榄核（IO）和小脑等相互作用结构的区别，仍需进一步阐明。

**最近的科学研究**
最近的解剖学、神经影像学和临床研究重新评估了红核在人类运动功能中的作用（Cacciola et al., 2019, Krimmel et al., 2025, Stacho et al., 2024）。来自帕金森病和中风等神经疾病的额外证据提供了关于红核相关回路在人类运动功能障碍和适应性重组中潜在作用的见解（Albano et al., 2023）。尽管这些发现不能直接推广到自闭症的运动差异，但它们为理解红核功能及其在自闭症中的可能影响提供了线索。定量磁化率成像研究表明，自闭症儿童的红核相关区域磁化率较低（Tang et al., 2021, Du et al., 2024），为研究自闭症中的红核提供了初步的影像学证据。这些观察结果补充了将红核相关网络与运动表型联系起来的解剖学和功能依据，但报告的影像学差异与特定运动控制方面的关系仍有待确定。因此，应将红核与自闭症的相关性视为一个可检验的假设，这一假设基于其已知的解剖和功能与自闭症中经常变化的运动领域的关联。

**自闭症中的神经运动差异**
自闭症个体中常见的神经运动差异越来越被认为是自闭症谱系障碍的一个高度普遍共存特征，可能与自闭症的高阶表达有关。在一个包含11,814名5-15岁自闭症儿童的队列中，86.9%的儿童通过家长报告的DCD问卷被筛查出有运动障碍或发育协调障碍的风险（Bhat, 2020）。后续分析显示，运动障碍的增加与认知、社交和功能困难等临床特征的增加有关（Bhat, 2021）。在另一个包含2,084名6岁或以下自闭症儿童的队列中，35.4%的儿童符合Vineland适应性行为量表的运动障碍标准（Licari et al., 2020）。发展和具体化的研究表明，早期的感觉运动差异可能会影响后续的行动、互动和社会发展过程（Trevarthen and Delafield-Butt, 2013, Cook et al., 2013, Torres et al., 2025）。随着对自闭症运动表型特征的进一步了解（Anzulewicz et al., 2016, Parma and de Marchena, 2016），人们对其基础神经机制的兴趣也在增加（Da Silva et al., 2025, Fournier et al., 2010, Frye et al., 2019, Kangarani-Farahani et al., 2024, Miller et al., 2024, Trevarthen and Delafield-Butt, 2013, Butera et al., 2025, Delafield-Butt and Trevarthen, 2017, Dadalko and Travers, 2018），从而激发了对它们神经和发育相关性的进一步研究。

**结论**
红核作为人类运动网络中一个未被充分探索的组成部分
在当代的运动控制模型中，主要运动皮质、辅助运动区（SMA）和前运动皮质以及小脑已被详细描述（Krakauer and Carmichael, 2017, Shadmehr and Krakauer, 2008）。然而，位于这些皮质和小脑控制中心之间的脑干负责产生感觉运动整合所需的节奏（Buzsáki, 2006）。这些皮下和脑干的贡献对于理解自闭症中的运动功能具有重要意义。

**动物模型与跨物种的启示**
动物研究提供了大量证据，表明红核神经元群体在非人类物种中参与了特定方面的熟练肢体控制和运动学习（Rizzi et al., 2019）。然而，红核及其相关通路的组织在不同物种和亚区之间存在显著差异，特别是在大细胞亚区和红脊髓束方面（Stacho et al., 2024）。

**红核在人类运动障碍中的未探索角色**
基于之前的解剖学、进化和方法学考虑，本节将人类神经障碍视为可能提供红核相关运动功能补充见解的扰动模型，并区分了临床上和机制上不同的情况。来自运动障碍和局部运动系统损伤的证据表明，分布式运动网络在运动功能障碍和重组中起作用，其中红核相关回路可能参与其中。

**当前证据与自闭症运动差异的假设**
上述证据在多个层面上支持了一些结论。实验研究表明，不同的神经元群体参与了非人类物种中的特定运动控制、学习和适应过程，包括小细胞亚区中的误差相关处理（Inoue & Kitazawa, 2025）。在人类中，解剖学、功能和连接性研究证实红核嵌入在分布式的皮质、丘脑网络中。

**红核假设与自闭症运动差异的关联**
自闭症中的运动差异是多样化的，不太可能对应于单一的神经结构。尽管在自闭症儿童中报告了初步的RN区域影像学差异，但它们与特定运动表型和潜在神经机制的关系仍有待确定。尽管如此，运动差异的发育意义值得关注，因为运动组织的差异可能早在发育早期就出现，并可能影响后续发展。

**将红核重新纳入当代神经科学：实证测试的优先事项**
现有结构影像学研究表明，自闭症患者的脑干形态和白质组织存在差异（Bosco et al., 2019, Jou et al., 2013, Hanaie et al., 2016, Travers et al., 2015）。更具体地说，Hanaie et al.（2016）报告称，自闭症儿童的一个脑干区域（中央被盖束/内侧丘系）的白质体积减少，且该区域的白质体积与运动表现相关。

**结论**
红核在人类神经科学中的位置一直较为模糊：它在解剖学上可识别，并嵌入在分布式运动网络中，但在功能层面上相对未被充分探索。正如本综述所显示的，这种忽视反映了历史上对皮质和小脑系统的关注以及研究这个小而深部的脑干核的方法学挑战。重新考虑红核在分布式感觉运动网络中的位置可能会拓宽当前的模型。

**缩写说明**
ASD：自闭症谱系障碍；DCD：发育协调障碍；DRTT：齿状红核丘脑束；ET：原发性震颤；fMRI：功能性磁共振成像；GMT：Guillain–Mollaret 三角；HOD：肥厚性橄榄核变性；IO：下橄榄核；mcRN：大细胞红核；MRI：磁共振成像；pcRN：小细胞红核；PD：帕金森病；PET：正电子发射断层扫描；PSA：后丘脑区；QSM：定量磁化率所有作者都对手稿进行了详尽的审阅和编辑，并对最终发表的内容承担全部责任。

**利益冲突声明**
作者声明，本研究的开展过程中不存在任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系。

**致谢**
我们感谢许多同事为持续讨论及深入探讨脑干与运动在自闭症及其相关疾病中的作用所做的贡献。尤其要感谢脑干研究小组（Brainstem Interest Group, BIG）的积极参与，以及Angus Paton博士首次向我们介绍了红核（Red Nucleus）的相关内容。

Jiani Wang | Frank Pollick | Jonathan Delafield-Butt