对噪声和其他神经障碍对敏感性的新方法

麻省理工学院神经科学家已经确定了两个有助于分散注意力的感官信息的脑电路。

自闭症的人经常经历对噪声和其他感官输入的过敏。麻省理工学院神经科学家现在已经确定了两个有助于分散注意力的感官信息的两个脑电路，并且通过促进这些电路的活动，他们已经发现了在小鼠中逆转噪声超敏反应的方法。

其中识别的研究人员的一个电路参与过滤噪声，而另一个电路通过允许大脑在不同的感觉输入之间切换其注意，另一个施加自上而下的控制。

研究人员表明，恢复两个电路的功能工作比单独处理任一电路更好。这证明了映射和针对神经系统疾病所涉及的多个电路的益处，迈克尔哈拉斯表示大脑和认知科学助理教授以及麻省理工学院麦戈尔恩脑研究所的麻省理工学院麦戈尔恩研究所成员。

“我们认为这项工作有可能改变我们对神经系统和精神病疾病的看法，[使我们看到它们]作为电路缺陷的结合，”研究的高级作者哈拉萨说。“我们应该接近这些大脑障碍的方式是要映射我们的能力，赤字的结合在那里，然后在那种组合之后。”

MIT Postdoc Miho Nakajima和研究科学家L. Ian Schmitt是本文的主要作者，该论文于2019年10月21日在神经元杂志上发表。Guoping Feng，James W.和Patricia Poitras神经科学教授和麦戈尔恩研究所的成员，也是本文的作者。

超敏争度

许多基因变异与自闭症有关，但大多数患者的那些变种很少，如果有的话。其中一种基因是PTCHD1，其在约1％的患者中突变。在2016年的研究中，哈拉萨和冯发现，在发育过程中，该基因主要在丘脑的一部分中表达称为丘脑网状核（TRN）。

该研究表明，TRN的神经元有助于大脑调整感觉输入的变化，例如噪声水平或亮度。在缺少PTCHD1的小鼠中，TRN神经元火得太快，当噪声水平变化时，它们无法调整。Halassa说，这可以防止TRN执行其通常的感官滤波功能。

“在那里有用于过滤噪声的神经元，或调整整体活动水平，并不适应。没有微调整体活动水平的能力，你可以很容易地变得不堪，“他说。

在2016年的研究中，研究人员还发现，它们可以通过用一种称为EBIO的药物来恢复一些小鼠的噪声滤波能力，这些抗EBIO激活神经元钾通道。埃比奥具有有害的心脏副作用，因此可能无法用于人类患者，但哈拉斯说，促进TRN活动的其他药物可能对超敏反应有类似的有益影响。

在新的神经元纸中，研究人员更深入地研究了PTCHD1的效果，其在前额叶皮质中也表达。为了探索前额外的皮质是否可能在动物的超敏反应中发挥作用，研究人员使用了一项任务，其中小鼠必须区分三种不同的音调，提出不同的背景噪音。

正常小鼠可以学习使用提示，每当噪声水平将更高时，请在噪音水平更高，提高其在任务上的整体性能。Halassa说，人类可以在人类中看到类似的现象，他们可以在有一些预先警告时更好地调整到噪音环境。然而，具有PTCHD1突变的小鼠无法使用这些提示来改善它们的性能，即使它们的TRN缺陷是用EBIO治疗的。

这表明另一个脑电路必须在动物过滤分散注意力的能力中发挥作用。为了测试该电路位于前额叶皮质中的可能性，研究人员从该区域中的神经元记录，而缺少PTCH1的小鼠执行任务。他们发现神经元活动在这些小鼠中消失得比正常小鼠的前额叶皮层更快。这导致研究人员测试另一种药物，称为Modafinil，这是FDA批准治疗鼻腔，有时被规定改善记忆和注意力。

研究人员发现，当他们对Modafinil和Ebio缺少PTCHD1的小鼠时，它们的超敏反应消失，它们对任务的性能与正常小鼠的性能相同。

定位电路

这种成功的逆转症状表明，缺少PTCHD1的小鼠经历了电路缺陷的组合，每个电路缺陷与噪声超敏反应不同。一个电路过滤噪声，而另一个电路有助于控制基于外部提示的噪声滤波。PTCH1突变以不同的方式影响两种电路，这些电路可以用不同的药物治疗。

Halassa表示，这两种电路也可能受到与自闭症和其他神经系统疾病相关的其他遗传突变的影响。他说，瞄准那些电路，而不是特定的基因突变，可能为治疗这种疾病提供更有效的方法。

“这些电路对于在大脑周围移动的东西很重要 - 感官信息，认知信息，工作记忆，”他说。“我们正在努力扭转工程师电路操作，以确定真正的人类疾病的事。”

他现在计划研究精神分裂症中出现的电路水平障碍。这种紊乱影响涉及认知过程的电路，例如推理 - 从可用信息中得出结论的能力。

该研究由Simons Centre为Simons Cents为MIT的Simons Centre，Stanley Centrece on Broad Institute，McGovern MIT，PEW基金会，人类前沿科学计划，国家健康研究院，詹姆斯和Patricia Poitras Cents Fegistric疾病在MIT促进科学奖学金的社会，以及对精神分裂症和抑郁症青年调查员奖的国家联盟。

参考：“分布式前脑网络的组合靶向逆转自闭症谱系模型中的噪声超敏反应”，MIHO Nakajima，L. Ian Schmitt，Guoping Feng和Michael M. Halassa，2019年10月21日，Neuron.doi：
10.1016 / J.Neuron.2019.09.040