《Cells》：Individual and Sex Differences in Behavior and Cortical Excitability in the Rat Valproate Model of Autism
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啮齿动物产前丙戊酸盐（VPA）处理是一种广泛使用的特发性自闭症谱系障碍（ASD）动物模型。然而，处理后的后代中自闭症样症状的存在高度可变。某些脑区兴奋-抑制平衡的破坏已被提出是人类ASD和VPA模型的主要特征。本研究对大量个体识别的两性VPA处理大鼠后代进行了
啮齿动物产前丙戊酸盐（VPA）处理是一种广泛使用的特发性自闭症谱系障碍（ASD）动物模型。然而，处理后的后代中自闭症样症状的存在高度可变。某些脑区兴奋-抑制平衡的破坏已被提出是人类ASD和VPA模型的主要特征。本研究对大量个体识别的两性VPA处理大鼠后代进行了神经发育、多种行为和皮层兴奋性的详细分析。皮层兴奋性通过电生理和内源性光学成像方法进行评估。产前VPA处理导致两性大鼠幼崽出生后早期感觉运动发育延迟。通过主成分分析（PCA）分层和相关性分析显示，行为效应与先天性形态学改变（如尾弯）相关。社交缺陷仅在VPA处理的雄性后代中明显，而雌性似乎对此效应具有抵抗力。产前VPA处理与内嗅皮层和前额叶皮层脑片的兴奋性和癫痫易感性的性别依赖性和区域依赖性改变相关。皮层兴奋性测量与形态学和行为参数部分相关。因此，本研究进一步支持啮齿动物产前VPA模型作为两性ASD模型的有效性，但应考虑受影响程度的变异性。先天性畸形严重程度，包括尾弯，可作为后续生理改变的易于观察的标志物，尤其是在雄性中。
论文解读：大鼠丙戊酸盐自闭症模型中的个体与性别差异
自闭症谱系障碍（ASD）是一种以社交缺陷和重复刻板行为为核心症状的神经发育障碍，其病因涉及遗传背景与胎儿期环境因素，多数病例为原因不明的特发性自闭症。目前对ASD的发病机制认识尚不充分，且缺乏针对核心症状的特异性疗法，因此临床前动物模型研究具有重要意义。兴奋-抑制失衡假说认为，关键脑区兴奋性突触活动相对占优是ASD的重要病理机制，这在人类患者和动物模型中均有证据支持。产前丙戊酸盐（VPA）处理啮齿动物是应用最广泛的特发性ASD模型之一，但该模型的一个重要特点是处理后代表现出的类自闭症症状严重程度存在高度个体差异，而以往研究常将处理组作为同质群体分析，且多集中于雄性后代，对雌性及个体差异的关注不足。本研究发表于《Cells》期刊，旨在通过大样本、个体化的分析手段，系统评估两性VPA处理大鼠在神经发育、行为表型及皮层网络兴奋性方面的差异，并探讨形态学异常、行为缺陷与皮层功能改变之间的关联。
研究人员使用Wistar大鼠，在胚胎第12.5天对孕鼠一次性腹腔注射VPA（500 mg/kg）或生理盐水，获得对照组和VPA处理组后代。对每只幼鼠记录先天性畸形评分（如尾弯、脚趾异常），并在出生后不同时间点完成一系列行为测试，包括早期感觉运动反射（表面翻正、负趋地性、空中翻正、听觉惊跳、视觉放置）、重复行为（埋珠、自我梳理）和社交行为（三室社交测试）。基于行为和畸形的多变量数据，采用主成分分析（PCA）将VPA处理组划分为“弱影响”和“强影响”亚组。随后制备内侧前额叶皮层（mPFC）和内嗅皮层（LEC）脑片，运用场电位记录和并行内源性光学信号（IOS）成像技术，通过高频电刺激诱发后放电（AD）以及无镁人工脑脊液（MFR）诱发自发放电，评估皮层网络兴奋性和癫痫易感性。统计分析采用多因素方差分析和Pearson相关分析。
研究结果显示：3.1 VPA处理根据畸形和行为对幼鼠产生可变影响。PCA显示对照组数据点紧凑，而VPA处理组数据高度离散，部分与对照组重叠，部分明显分离，据此将处理组分为弱影响和强影响亚组。3.2 VPA影响感觉运动发育并诱导重复行为和社交缺陷。VPA处理使两性畸形评分显著升高，表面翻正反射和负趋地性反射出现延迟，其中雄性两亚组均延迟，雌性仅强影响组延迟显著；空中翻正和听觉惊跳反射未受显著影响；视觉放置反射在雌性强影响组反而提前出现。重复行为方面，埋珠行为无显著改变，但自我梳理时间在强影响亚组的两性中均显著增加。社交偏好指数在雄性VPA处理组呈下降趋势，雌性中弱影响组倾向升高、强影响组倾向降低，但均未达显著水平。3.3 内侧前额叶皮层的兴奋性受性别依赖性影响。在mPFC脑片中，雄性VPA处理组的AD长度呈增加趋势，且强影响亚组与对照组差异更明显；雌性弱影响组AD长度和爆发频率倾向于降低，强影响组则倾向于升高，呈现复杂的双向改变。MFR诱发的自发放电中，VPA处理显著影响爆发长度：弱影响组低于对照组，强影响组高于弱影响组。在雌性中，强影响组出现类似年龄增长所致的爆发内频率下降，提示发育加速。IOS信号变化与电生理趋势部分一致。3.4 外嗅皮层出现细微的兴奋性改变。在LEC脑片中，强影响组AD爆发内频率显著低于对照组；IOS信号在深层皮质中显示强影响组反射率下降更明显，提示更强的网络活动。6周龄雄性强影响组AD阈值有降低趋势，对应IOS信号增强。3月龄雌性强影响组在MFR中反射率变化显著低于对照组，提示LEC网络兴奋性降低。总体表现出明显的性别和年龄依赖性。3.5 VPA处理增强行为与皮层兴奋性的相关性。Pearson相关分析显示，在部分亚组中，畸形评分与反射出现时间、mPFC爆发频率或爆发长度等参数显著相关，且相关系数在VPA处理组中总体高于对照组，但统计显著性的数量有限，部分结果支持更严重受影响个体对应更明显的皮层兴奋性改变。
讨论部分指出，产前VPA处理在雄性中导致mPFC网络兴奋性较为一致的增加，且与形态学和行为缺陷程度相关；而在雌性中则出现方向相反或更复杂的改变，可能反映了稳态可塑性补偿过程的不同。LEC的改变相对温和且具有区域和年龄依赖性。相关性分析提示畸形严重度，尤其是尾弯，可作为后续皮层生理改变的参考标志。研究结论为：啮齿动物产前VPA模型很好地再现了ASD的谱系特征，但这也使其难以直接用于候选药物或治疗靶
