自闭症儿童的大脑有额外的突触

纽约州纽约市（2014年8月21日）-哥伦比亚大学医学中心（CUMC）神经科学家的一项研究表明，患有自闭症的儿童和青少年的大脑中有多余的突触，而这种多余的突触是由于发育过程中正常大脑“修剪”过程的放缓。因为突触是神经元相互连接和交流的点，过多的突触可能会对大脑的功能产生深远的影响。这项研究发表在8月21日的《华尔街日报》在线版上神经元．

研究人员发现，一种恢复正常突触修剪的药物可以改善小鼠的孤独症样行为，即使是在行为出现后给药。

“这是一个重要的发现，它可能导致一种新的和急需的自闭症治疗策略，”医学博士杰弗里·利伯曼说，他是劳伦斯·c·科尔布教授和CUMC精神病学主席，纽约州立精神病学研究所的主任，他没有参与这项研究。

尽管雷帕霉素的副作用可能会妨碍其在孤独症患者中的应用，“我们可以看到行为变化的事实表明，如果我们能找到更好的药物，孤独症在儿童被诊断后仍然可以治疗。”该研究的高级研究员大卫·苏尔泽博士说，他是剑桥大学精神病学、神经学和药理学系的神经生物学教授。

在正常的大脑发育过程中，突触在婴儿时期就会突然形成，特别是在与自闭症行为有关的皮层区域;在青春期后期，修剪会使大约一半的皮质突触消失。突触被认为受到许多与自闭症有关的基因的影响，一些研究人员推测自闭症患者可能有更多的突触。

为了验证这一假设，合著者唐国梅博士(CUMC神经学助理教授)检查了因其他原因死亡的自闭症儿童的大脑。13个大脑来自2到9岁的孩子，13到20岁的孩子。研究人员还对22个非自闭症儿童的大脑进行了比较。

通过计算从皮质神经元分支出来的微小棘突的数量，唐博士测量了每个大脑组织中一小部分的突触密度;每根脊椎骨通过突触与另一个神经元相连。

她发现，到了童年晚期，对照组大脑中的脊椎密度下降了约一半，而孤独症患者大脑中的脊椎密度仅下降了16%。

“这是第一次有人发现自闭症儿童在发育过程中缺少修剪，”苏尔泽博士说，“不过，在老年患者和有类似自闭症行为的老鼠的大脑中，已经检测到一些大脑区域的突触数量较低。”

研究人员还在患者的大脑中发现了导致修剪缺陷的线索;自闭症儿童的脑细胞充满了老化和受损的部分，并且在一种被称为“自噬”的降解途径上存在严重缺陷。细胞利用自噬(来自希腊语的自食)来降解自身成分。

利用患有自闭症的老鼠模型，研究人员追踪到了一种名为mTOR的蛋白质的剪枝缺陷。他们发现，当mTOR过度活跃时，脑细胞就会失去很多“自我进食”的能力。如果没有这种能力，老鼠的大脑就会被修剪得很糟糕，突触也会过多。“虽然人们通常认为学习需要形成新的突触，”苏尔泽博士说，“但去除不合适的突触可能同样重要。”

研究人员可以通过服用雷帕霉素（一种抑制mTOR的药物）在小鼠体内恢复正常的自噬和突触修剪，并逆转类似孤独症的行为。即使在小鼠出现行为后服用雷帕霉素，这种药物仍然有效，这表明这种方法甚至可以用于治疗患者，即使是在发生行为后索德已经被诊断出来了。

由于在孤独症患者的几乎所有大脑中都发现了大量过度活跃的mTOR，同样的过程也可能发生在孤独症儿童身上。

“这些发现的显著之处在于，”苏尔泽博士说，“有数百个基因与自闭症有关，但几乎所有的研究对象都有过度活跃的mTOR，自噬减少，而且似乎都缺乏正常的突触修剪。”这表明，许多，也许是大多数，基因可能会聚合到mTOR/自噬途径上，就像许多支流都通向密西西比河一样。过度活跃的mTOR和减少的自噬，通过阻止正常的突触修剪，可能是学习适当行为的基础，可能是自闭症的统一特征。”

http://youtu.be/cWIvZR3YI44

Simons基金会资助了这项研究，该基金会的资深科学家Alan Packer博士说，这项研究对于了解自闭症患者的大脑发生了什么是重要的一步。

他说：“目前的观点是孤独症是异质性的，可能有数百个基因参与其中。这是一个非常广泛的范围，因此现在的目标是了解这数百个基因如何聚集在一起形成数量较少的通路；这将为我们提供更好的线索，找到可能的治疗方法。”。

“mTOR通路当然看起来像这些通路中的一条。对mTOR和自噬活性的筛查可能会提供一种诊断孤独症某些特征的方法，使这些通路正常化可能有助于治疗突触功能障碍和治疗孤独症。