孤獨癥(autism),又稱自閉癥或孤獨性障礙(autistic disorder)等,是廣泛性發育障礙(pervasive developmental disorder,PDD)的代表性疾病。孤獨癥的患病率報道不一,一般認為約為兒童人口的2~5/萬人,男女比例約為3:1~4:1,女孩癥狀一般較男孩嚴重。現代醫學尚不能根本治愈自閉癥,很多人認為自閉癥是性格缺陷或心理疾病,更多的研究顯示,神經系統損傷、腦的特定部位功能低下、多巴胺系統缺陷、遺傳、病毒感染和免疫缺陷等均與自閉癥的發病有關。
2014年3月27日,加州大學(UC)圣地亞哥分校醫學院和Allen腦科學研究所的研究人員,在《新英格蘭醫學雜志》(New England Journal of Medicine)在線發表一項研究,對于孤獨癥開始于孕期給出了明確而直接的新證據。
研究人員包括UC圣地亞哥分校自閉癥卓越中心主任、神經科學教授Eric Courchesne博士,西雅圖Allen腦科學研究所的Ed S. Lein博士,本文第一作者、UC圣地亞哥分校自閉癥卓越中心的Rich Stoner博士,他們分別分析了自閉癥患兒和非自閉癥患兒死后腦組織中的25個基因。這些基因包括:作為不同皮質層中腦細胞類型的生物標志物的基因,與自閉癥相關的基因和幾個控制基因。
Courchesne指出:“在孕期,嬰兒大腦的構建,涉及到產生一個六層的皮質層。我們在大多數自閉癥患兒中發現了這些皮質層發育中斷的病灶斑塊。”Stoner制備了第一個三維模型,可將皮質層斑塊不能發展正常細胞分層模式的大腦位置可視化。
Lein解釋道:“幾乎所有自閉癥患兒大腦都有相似的發育早期病理學,考慮到自閉癥患者癥狀的多樣性,以及這種疾病極其復雜的遺傳學,這些結果非常令人驚訝。”
在早期大腦發育過程中,每個皮質層都會形成自己特定的腦細胞類型,各自擁有特殊的腦連接模式,在信息處理過程中執行特殊而重要的任務。當一個腦細胞發展成具有特定連接的皮層中的特殊細胞時,它就獲得了一種可被觀察的不同遺傳標記。
研究發現,在自閉癥患兒的大腦中,多個皮質層中的腦細胞缺乏關鍵的遺傳標記。Courchesne稱:“這一缺陷表明,產生六種具有特殊類型腦細胞的不同皮質層的關鍵早期發育階段——有時候發生在出生前——已經受到破壞。”
科學家們稱,同樣重要的是,這些早期發育缺陷存在于皮層的局灶斑塊中,表明這種缺陷在整個皮質中是不一致的。缺乏基因標記的局灶斑塊,對額葉和顳葉皮層這兩個大腦區域的影響最嚴重,可能闡明了為什么這種疾病患者的不同機能系統受到了影響。
額葉皮層與高階腦功能相關,如復雜的溝通和社會線索的理解。顳葉皮質與語言相關。在這項研究中出現的額葉和顳葉皮質層破壞,可能構成了自閉癥的最常見癥狀。視覺皮層——與知覺相關的大腦區域,在自閉癥中往往幸免——沒有表現出異常。
Lein指出:“考慮到皮質層大致是一個籃球表面的大小,并且我們只檢測了鉛筆橡皮擦大小的組織碎片,因此,我們能發現這些斑塊真是非同尋常。這表明,這些異常情況在皮質表面是相當普遍的。”
這些研究結果,使科學家們能夠在發育中的人腦中發現特定基因,這些基因可以作為不同皮層細胞類型的生物標志物。
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