大部分患有自閉症譜系障礙（ASD, 廣泛意義上的孤獨症）的人會對光、噪音和其他感官輸入高度敏感。最近在一項針對小鼠的研究中，科學家們發現了一種神經迴路，它似乎是這種過度敏感（以下簡稱過敏或超敏）反應的基礎，這為開發新的治療方法提供了一種可能的策略。
麻省理工學院(MIT)和布朗大學(Brown University)的神經科學家發現，與基因正常的老鼠相比，缺乏Shank3蛋白質的老鼠對觸摸鬍鬚更敏感，而此前Shank3蛋白質被認為與自閉症有關。在這些缺乏「Shank3」蛋白質的小鼠大腦中，軀體感覺皮層區域存在過度活躍的興奮性神經元，研究人員認為這是小鼠產生過敏反應的原因。
目前還沒有治療感知過敏的方法，但研究人員相信，了解這種過敏反應的細胞基礎將有助於科學家開發潛在的治療方法。
麻省理工學院(MIT)神經科學教授、麥戈文大腦研究所(McGovern Institute for Brain Research)研究員Guoping Feng表示:「我們希望我們的研究能為下一代治療發展指明正確的方向。」
這項研究已被發表在Nature Neuroscience上，Feng和布朗大學神經科學教授Christopher Moore是該論文的通訊作者，麥戈文研究所的科學家Qian Chen和布朗大學的博士後Christopher Deister是主要作者。
令人振奮的研究成果
Shank3蛋白對突觸的功能有重要影響，而突觸又是神經元之間相互溝通的紐帶。Feng之前的實驗已經證明，缺乏Shank3基因的老鼠表現出許多與自閉症相關的特徵，包括逃避社會交往、強迫（作態）行為以及重複行為。
在這項新的研究中，Feng和他的同事們開始研究這些缺乏Shank3的老鼠是否也表現出過度敏感的症狀。對老鼠來說，獲取感知最重要的途徑之一是它們的鬍鬚，因為鬍鬚有許多重要功能，包括幫助它們導航和保持平衡，。
研究人員開發了一種用來測量老鼠對鬍鬚輕微偏轉的敏感度的方法，然後觀察Shank3突變的老鼠和正常(「野生型」)老鼠被觸摸鬍鬚時表現出的行為。他們發現Shank3突變的小鼠能準確地報告非常輕微的偏轉，而正常小鼠沒有注意到這種偏轉。
「它們對微弱的感官輸入非常敏感，而野生型小鼠幾乎察覺不到，」Feng說。「這表明它們有感官過度反應的跡象。」
當他們確定突變小鼠有感覺過敏的反應，研究人員就開始分析其潛在的神經活動，為此他們使用了一種成像技術，用於測量特定細胞類型中神經活動的鈣水平。
他們發現，當老鼠被觸摸鬍鬚時，體感皮層的興奮神經元會過度活躍。這讓人出乎意料，因為理論上當Shank3缺失時，突觸活動會下降。據此研究人員猜測，過敏的根源在於抑制性神經元中的Shank3含量較低，而抑制性神經元的激活通常會降低興奮性神經元的活性。在這種假設下，抑制「抑制性神經元」的活動將使「興奮性神經元」不受抑制，由此便導致過敏反應。
為了驗證這一觀點，研究人員對老鼠進行了基因改造，使其能夠完全關閉「生長感覺皮層」中抑制性神經元的Shank3表達。正如他們所想的，他們發現這些小鼠的興奮性神經元過度活躍，雖然這些神經元具有正常水平的Shank3。
Feng說:「如果你只刪除了小鼠生長感覺皮層中抑制神經元的Shank3，而其他部分神經元都是正常的，你會看到極度活躍的興奮性神經元以及更高的感覺敏感度。」
過敏反應是可逆的
「研究結果表明，恢復正常的神經元活動可以逆轉這種過敏反應。這為我們提供了一個細胞級別的視角，在未來我們可以通過調節抑制性神經元的活動水平來糾正這種異常現象。」
目前許多針對小鼠的研的已經將抑制性神經元缺陷與神經系統疾病聯繫起來，如X染色體易損症候群，蕾特氏症以及自閉症等。
Feng說:「我們的研究屬於這些反應抑制缺陷和感覺異常的直接關係或因果關係的研究之一。」「這為支持抑制性神經元缺陷作為自閉症譜系障礙模型的關鍵機制之一提供了進一步的證據。」
他現在計劃研究動物在發育過程中出現這些基因損傷的時間，這可能有助於指導治療方法的發展。Feng說，現有的藥物雖然可以抑制興奮性神經元，但如果使用這些藥物，也將會對大腦產生鎮靜效果，因此更有針對性的治療可能是更好的選擇。
「雖然我們還沒有一個明確的目標，但已經有了一個細胞級別的發現可以幫助指導我們，」他說。「我們距離開發出一種治療方法還有很長的路要走，但幸運的是我們已經知道了缺陷所在，這為我們指明了前進方向。」
這項研究的贊助方有麻省理工學院Hock E. Tan和K. Lisa Yang自閉症研究中心, 麻省理工學院與哈佛大學Broad研究所Stanley精神病學研究中心，Nancy Lurie Marks家族基金會，麥戈文研究所Poitras精神疾病研究中心, Varanasi家族, R. Buxton，美國國立衛生研究院。