研究表明，自闭症和精神分裂症患者的一些行为特征背后存在一种共同的机制
许多神经发育障碍都有类似的症状，如学习障碍或注意力缺陷。麻省理工学院的一项新研究发现了一种常见的神经机制，可以在一些自闭症和精神分裂症患者身上看到一种认知障碍，尽管每种情况下产生这种障碍的遗传变异是不同的。
在一项对小鼠的研究中，研究人员发现，患有这些疾病的某些人体内的某些基因突变或缺失，会导致类似的功能障碍神经回路在丘脑。研究人员说，如果科学家能够开发出针对这种回路的药物，它们就可以用于治疗具有共同行为症状的不同疾病患者。
“这项研究揭示了一种新的电路机制认知障碍并指出了开发新疗法的未来方向，不是通过他们的行为特征，而是通过潜在的神经生物学机制，将患者划分为特定的群体，”麻省理工学院的詹姆斯W.和帕特里夏T.普瓦特拉斯大脑和认知科学教授冯国平说，他是哈佛大学和麻省理工学院布罗德研究所的成员，麻省理工学院麦戈文大脑研究所的副主任，新研究的高级作者。
沃伦·阿尔珀特杰出学者、博德研究所麦戈文研究员Dheeraj Roy和麦戈文研究所博士后张颖是这篇论文的主要作者神经元．
丘脑连接
丘脑在认知任务中起着关键作用，比如记忆的形成和学习。先前的研究表明，许多与自闭症和精神分裂症等大脑疾病相关的基因变异在丘脑中高度表达，这表明它可能在这些疾病中发挥作用。
其中一个基因被称为Ptchd1，冯对此进行了广泛的研究。在男孩身上，这种基因存在于X染色体上，如果缺失，就会导致注意力缺陷、多动症、攻击性、智力障碍和自闭症谱系障碍。
在2016年发表的一项研究中，冯和他的同事们表明，Ptchd1在丘脑的一个被称为丘脑网状核(TRN)的部分发挥了许多作用。当该基因在小鼠的TRN中被敲除时，小鼠表现出注意力缺陷和多动症。然而，这项研究没有发现TRN在Ptchd1突变人群中出现的学习障碍中有任何作用。
在这项新的研究中，研究人员决定在丘脑的其他地方观察，试图弄清楚Ptchd1的丢失是如何影响学习和学习的内存．他们发现另一个高度表达Ptchd1的区域被称为前背丘脑(AD)，这是一个参与空间学习并与海马体密切交流的微小区域。
利用新技术，他们可以追踪AD丘脑和另一个称为脾后皮层(RSC)的大脑区域之间的联系，研究人员确定了这个电路的一个关键功能。他们发现，在小鼠中，ad - rsc电路对于编码他们在一个房间里受到轻微电击的恐惧记忆至关重要。它对工作记忆也是必要的，比如创建物理空间的心理地图来帮助做决策。
研究人员发现，丘脑附近被称为前腹侧(AV)丘脑的部分也在这种记忆形成过程中发挥作用:AV- rsc通信调节编码记忆的特异性，这有助于我们将这种记忆与其他类似性质的记忆区分开来。
罗伊说:“这些实验表明，丘脑中两个相邻的细分对记忆的形成有不同的贡献，这不是我们预期的。”
电路故障
一旦研究人员发现了AV和AD丘脑区域在记忆形成中的作用，他们就开始研究Ptchd1缺失是如何影响这一回路的。当他们在AD丘脑的神经元中敲除Ptchd1的表达时，他们发现记忆编码存在显著缺陷，无论是恐惧记忆还是工作记忆。
研究人员随后对其他四个基因做了同样的实验，其中一个与自闭症有关，三个与精神分裂症有关。在所有这些小鼠中，他们发现抑制基因表达会产生相同的记忆障碍。他们还发现，每一次击打都会在AD丘脑的神经元中产生过度兴奋性。
研究人员说，这些结果与现有的理论一致，即学习是通过记忆形成时突触的加强来进行的。
“该领域的主流理论是，当动物在学习时，这些神经元必须激发更多的能量，而这种增加与你的学习效果有关，”张说。“我们的简单想法是，如果一个神经元在基线时放电过高，你可能缺乏学习诱导的增长。”
研究人员证明，他们研究的每一种基因都会影响影响神经元放电速率的不同离子通道。每种突变的总体影响是神经元兴奋性的增加，从而导致相同的电路水平功能障碍和行为症状。
研究人员还表明，他们可以通过人为降低AD丘脑神经元的过度活跃来恢复这些基因突变小鼠的正常认知功能。他们使用的化学遗传学方法尚未被批准用于人类。然而，研究人员说，有可能以其他方式针对这一电路。
冯说，这些发现支持了这样一种观点，即根据疾病背后的电路故障对疾病进行分组，可能有助于确定潜在的药物靶点，从而帮助许多患者。
他说:“有太多的遗传因素和环境因素会导致一种特定的疾病，但最终，它必须引起某种类型的神经元变化，影响与这种行为有关的一个或几个电路。”“从治疗的角度来看，在这种情况下，你可能不想追求单个分子，因为它们可能是非常小比例的患者所独有的，但在更高的水平上，在细胞或电路水平上，患者可能有更多的共性。”
进一步探索
