有意识自闭症模型小鼠的功能磁共振成像扫描揭示了大脑连接的减少

一个由医学研究生院的拓美博士(RIKEN中心脑科学小组组长)和TSURUGIZAWA Tomokazu博士(法国CEA)领导的国际研究小组成功地开发了一种系统，对有意识的小鼠进行功能性核磁共振扫描。该方法随后被用于检测大脑网络功能障碍和监测自闭症模型小鼠对社交线索的神经反应。此外，d -环丝氨酸(DCS)在纠正社会行为方面也有一定的效果。

希望这种对有意识的小鼠进行FMRI的这种方法可以使其更容易地弥合疾病模型动物的侵入性研究与人类临床研究之间的差距。

这项研究的研究论文将发表在《美国科学杂志》上科学的进步2月5日。

研究背景

自闭症谱系障碍(ASD)的特征是重复的行为，限制的兴趣和不同程度的社会互动和沟通困难。利用人类基因研究和动物模型对自闭症的研究进展迅速。据了解，拷贝数的变化，DNA特定区域拷贝数的改变，是自闭症谱系障碍的原因之一。这使得科学家能够开发出自闭症模型小鼠(15q复制小鼠)，这些小鼠表现出与自闭症谱系障碍患者相似的表型行为。人们希望这些模型小鼠能使人们对这种疾病有更深入的了解。研究人员研究了这些自闭症模型小鼠的社会行为、突触、血清素水平和其他方面。然而，整个大脑的活动还有待于详细研究。

功能磁共振成像(fMRI)可以用来了解整个大脑的神经元活动。然而，到目前为止，大多数在小鼠模型上进行的功能磁共振成像扫描使用的是麻醉小鼠。即使在光麻醉下抑制身体运动，小鼠的意识也受到抑制，无法执行认知任务。这使得人们很难理解大脑的功能。因此，很难比较麻醉小鼠和有意识人类的fMRI扫描结果。

研究方法

为了在没有麻醉的情况下对小鼠进行fMRI扫描，在小鼠的头部定位装置上安装了安全紧固的头杆，以防止头部运动(图1)。为了尽量减少压力对fMRI结果的影响，野生型(对照)小鼠和自闭症模型小鼠都接受了频繁的温和处理和训练，以使它们适应这一过程。为了降低fMRI扫描时的噪音，特制了耳塞。

嗅觉在典型的小鼠社会互动中起着重要作用。研究小组调查了接触陌生老鼠气味时，自闭症模型老鼠和对照组老鼠大脑活动的差异。在功能磁共振成像扫描中，一种来自陌生老鼠排泄物的气味通过鼻罩传递到老鼠的鼻子上。在两组小鼠的嗅球和皮层中都发现了气味引发的反应。然而，野生型老鼠的大脑皮层下区域(包括与记忆有关的海马体)对陌生气味表现出显著的反应，而自闭症型老鼠则没有。功能性连接是在解剖距离较远的大脑区域之间的神经元活动同步，对精神疾病很敏感。与野生型模型相比，自闭症模型在整个大脑中观察到广泛的功能性连接低下。

DCS是用于治疗结核病的抗生素，已经提出通过加强由于其对神经细胞受体NMDA的影响而减轻神经症状和援助学习，但是研究和试验结果已经不同。随着DCS的自闭症模型小鼠的治疗显示为改善互惠的社会互动时间，但它对其他自闭症的行为没有任何影响。

并行地，对来自自闭症模型和野生型小鼠的固定脑组织进行扩散张量成像，以评估脑微观结构的差异。与野生型小鼠相比，这揭示了白色物质结构中的白质结构和脑中大脑中不同区域的较低功能连通性（图2）。

进一步发展

这项研究表明，对意识进行功能磁共振成像是可能的老鼠。该方法可用于改善神经活动与特定行为之间的联系的理解。这些结果表明，可以获得FMRI扫描显示大脑其他障碍的有意识小鼠模型的活动和功能。

人们希望清醒功能磁共振成像扫描可以与其他方法(如免疫染色、基因工程和神经活动记录)相结合，以便从遗传水平到神经网络水平更全面地了解疾病的神经功能和活动。

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