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浙大學(xué)者找到調(diào)節(jié)社交行為的黃金“指揮手”
2020-07-28
大腦的興奮性與抑制性就好像一輛汽車的油門和剎車,兩者在相互配合、相互制衡中,促進(jìn)人的正常社交行為的發(fā)生。
近年來,浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院/附屬第二醫(yī)院徐晗教授課題組一直專注于“社交行為與社交障礙神經(jīng)機(jī)制”的基礎(chǔ)研究。近日,課題組揭示了前額葉皮層抑制性神經(jīng)元在社交行為中的活動(dòng)規(guī)律,并發(fā)現(xiàn)了其調(diào)控社交行為的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)機(jī)制。這不僅加深了人類對社交行為發(fā)生機(jī)制的認(rèn)識,并為自閉癥等神經(jīng)精神疾病患者社交障礙的治療提供了新思路。
這一研究于美國東部時(shí)間7月22日在線發(fā)表在國際知名期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)。
前額葉皮層調(diào)控社交行為的抑制性神經(jīng)元和網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)機(jī)制
技術(shù)的進(jìn)步打開研究的視野
人在清醒的時(shí)候,有高達(dá)80%的時(shí)間都在從事各種形式的社會(huì)交往活動(dòng)。社交是人的基本需求,對于個(gè)人的成長和身心健康都是不可或缺的。然而不幸的是,社交障礙是自閉癥、抑郁癥、精神分裂癥以及社交焦慮癥等主要精神疾病的一個(gè)高度共有病征,嚴(yán)重危害患者的日常生活和工作。
科學(xué)界對影響社交行為的興奮性神經(jīng)元開展了良好的研究,但是一直以來對抑制性神經(jīng)元的作用卻知之甚少。這是因?yàn)?,抑制性神?jīng)元的數(shù)量相對較少,僅占全部皮層神經(jīng)元的10-20%,而且這些為數(shù)不多的抑制性神經(jīng)元種類繁多。長期以來缺乏有效的手段,在體準(zhǔn)確地鑒定特定類型的抑制性神經(jīng)元并記錄它們的活動(dòng),也很難對這些神經(jīng)元的活動(dòng)進(jìn)行特異性的操縱。
近年來,得益于抑制性神經(jīng)元類型特異的轉(zhuǎn)基因小鼠的制備,以及在體多通道記錄、光遺傳學(xué)和藥理遺傳學(xué)等先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展,科研人員才有機(jī)會(huì)直接記錄這些神經(jīng)元并研究它們在社交行為中的功能。
不同類型的神經(jīng)元在社交行為中發(fā)揮不同的作用
研究中,徐晗課題組對小鼠前額葉皮層中PV陽性神經(jīng)元和SST陽性神經(jīng)元,這兩大類抑制性神經(jīng)元開展了深入研究。
研究人員發(fā)現(xiàn),在社交行為發(fā)生時(shí),前額葉皮層PV陽性神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢话l(fā)放率增加并在網(wǎng)絡(luò)水平產(chǎn)生低頻伽瑪振蕩活動(dòng)。低頻伽瑪振蕩能夠有效協(xié)同前額葉皮層興奮性神經(jīng)元的活動(dòng),從而有利于促社交行為的發(fā)生。
“PV陽性神經(jīng)元好比一個(gè)交響樂團(tuán)的指揮家,指揮不同樂器的演奏者形成一個(gè)和諧的整體,彈奏出悅耳動(dòng)聽的音樂?!毙礻险f。
那么,SST陽性神經(jīng)元在社交行為中發(fā)揮什么樣的作用呢?
在小鼠發(fā)生社交行為時(shí),SST陽性神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢话l(fā)放率沒有發(fā)生顯著變化,且抑制這一神經(jīng)元對社交行為和伽瑪振蕩能量也不會(huì)產(chǎn)生影響。但有趣的是,與PV陽性神經(jīng)元一樣,當(dāng)以低頻伽瑪頻率激活SST陽性神經(jīng)元時(shí)也能夠增加低頻伽瑪振蕩能量并產(chǎn)生促社交行為效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)提示,除了PV陽性神經(jīng)元之外,SST陽性神經(jīng)元也可能作為改善社交障礙的潛在治療靶點(diǎn)。
徐晗教授課題組成員
找到指揮社交行為中的關(guān)鍵
前額葉皮層抑制性神經(jīng)元究竟是如何調(diào)控社交行為的呢?徐晗認(rèn)為,網(wǎng)絡(luò)低頻伽瑪振蕩在這里發(fā)揮了重要作用。
單個(gè)抑制性神經(jīng)元可以發(fā)放動(dòng)作電位,而數(shù)量眾多的神經(jīng)元群體則可以產(chǎn)生一定頻率范圍的網(wǎng)絡(luò)振蕩活動(dòng),其中低頻伽瑪振蕩是指20-50 Hz的網(wǎng)絡(luò)振蕩活動(dòng)。在徐晗看來,這個(gè)振蕩好比交響樂團(tuán)指揮家的手勢,不同樂器的演奏者按照指揮家的手勢有規(guī)律地彈奏,才能產(chǎn)生美妙的音樂。
浙大研究人員闡明了社交行為發(fā)生的一個(gè)重要神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)機(jī)制,即增加前額葉皮層低頻伽瑪振蕩活動(dòng)可以促進(jìn)小鼠的社交能力。因此,調(diào)控低頻伽瑪振蕩可能作為臨床上治療神經(jīng)精神疾病社交障礙的有效干預(yù)方式。
課題組成員劉玲、許海峰、汪軍、李杰和田園園為該論文共同第一作者,徐晗教授為通訊作者。
本次研究受到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接:https://doi.org/10.1126/sciadv.aay4073
(文 柯溢能/圖片由受訪人提供)