科学家们对精神分裂症的三种不相关的理论进行了调和

杜克大学(Duke University)的一项新的小鼠研究将之前三个显然毫无关联的关于精神分裂症病因的假设联系起来。精神分裂症是一种出现在青春期后期、影响人们思考、行为和感知现实的衰弱性精神障碍。

有头脑的人精神分裂症显示各种异常，包括错误的神经连接或某些不平衡大脑化学物质。然而，目前还不清楚这种基于大脑的观察是否彼此相关，或者是否可以描述不同类型的精神分裂症。

2015年5月4日出版自然神经科学该研究的通讯作者斯科特·索德林(Scott Soderling)是杜克医学院(Duke School of Medicine)的细胞生物学和神经生物学副教授。他说，这项新发现可能最终会导致针对精神分裂症和相关疾病潜在原因的治疗策略。

杜克大学脑科学研究所(Duke Institute for brain Sciences)成员索德林说，精神分裂症在各个层面上都很复杂，从基因到大脑再到行为。这种疾病的患者表现出一系列严重程度不同的症状。全基因组关联研究已经暗示了数百种可能带来风险的突变。

2013年，索德林的研究小组选择了其中一个候选基因Arp2/3，基于其在控制突触形成(神经元之间的联系)方面的重要性以及与多种神经精神疾病的关联。他们从小鼠前脑的兴奋性神经元中删除了该基因。

令他们惊讶的是，缺乏Arp2/3的老鼠表现出了一些让人联想起精神分裂症的行为。和人类的疾病一样，老鼠似乎随着时间的推移而恶化。抗精神病药物是治疗精神分裂症的主要药物，它减轻了这些动物的一些症状。

在这项新研究中，Soderling，博士后研究员Il Hwan Kim和他们的团队描述了Arp2/3小鼠的三种大脑异常，这些异常也出现在精神分裂症患者身上。

其中一个是“脊柱修剪理论”，该理论得到了一个观察结果的支持，即精神分裂症患者的额脑区域有较少的树突棘，树突棘是位于接收端处理来自其他细胞的信号的神经元的触须。

研究小组证实，由于基因缺失的天性，这些老鼠随着年龄的增长会失去树突棘。

对精神分裂症患者的第二个观察是过度活跃的神经元，这些神经元也位于大脑前部，与计划和决策有关。

令人惊讶的是，研究发现缺少Arp2/3的老鼠也有这个特征。起初，似乎脊椎较少的大脑区域也不可能过度活跃。然而，通过使用高分辨率显微镜，研究小组发现神经元被重新连接，绕过了树突棘，树突棘起到了一个电子过滤器的作用。索德林说，缺少这个过滤器会使细胞过度活跃。

第三种理论是多巴胺这一假设指向了大脑化学物质多巴胺水平的升高。这一理论的支持来自于一个观察结果:抗精神病药物阻断了大脑化学物质多巴胺的传递，减轻了人们的运动焦虑。

事实上，缺失Arp2/3的老鼠，也表现出运动异常，似乎在使用抗精神病药物氟哌啶醇后有所好转，这表明它们的大脑中有太多的多巴胺。但这项新研究发现，它们大脑前部的过度兴奋神经元连接并刺激释放多巴胺的神经元。

索德林说:“最激动人心的部分是当所有的拼图拼图在一起的时候。”索德林说:“当金博士和我最终意识到这三种表面上不相关的表型(脊椎修剪、过度活跃的神经元和过量的多巴胺)实际上在功能上是相互关联的，这对我们来说是非常令人惊讶和兴奋的。”

为了证实这一联系，该小组利用基因工程和病毒基因传递方面的尖端技术来打开健康老鼠大脑前部的神经元。这些动物几乎立即开始移动，它们的大脑充满了多巴胺。氟哌啶醇逆转了他们的症状

重要的是，氟哌啶醇缓解了异常运动，但并没有恢复Arp2/3大脑中缺失的脊髓老鼠。就像精神分裂症患者一样，过度修剪脊柱似乎发生在生命的早期。

该小组计划研究Arp2/3在大脑不同部位的作用，以及它在小鼠其他症状(如社交缺陷和认知异常)中的作用。他们还计划研究环境因素(如压力)对小鼠大脑和症状的潜在影响。

索德林说:“我们对使用这种方法感到非常兴奋，我们可以从基因上拯救大脑不同区域的Arp2/3功能，并使行为正常化。”“我们希望以此为基础，绘制出同样驱动这些行为的神经回路和缺陷。”

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