与自闭症有关的基因突变被发现会过度刺激脑细胞

由罗格斯大学的科学家领导的一项新研究揭示了对自闭症谱系障碍(ASD)的潜在大脑机制的新见解。这项跨越七年的研究发现，一种已知与ASD相关的特定基因突变会导致脑细胞的过度刺激，这种刺激明显高于没有这种突变的脑细胞。

自闭症，又称自闭症谱系障碍(ASD)，是一种复杂的发育障碍，影响交流、社会互动和行为。它的特点是在语言和非语言交流、社会互动和重复行为方面存在困难。

该研究小组使用了尖端技术，包括从干细胞中培养人类脑细胞并将其移植到小鼠大脑中，以取得这些发现。

科学家们说，这项工作说明了一种研究大脑疾病的新方法的潜力。

研究人员在《分子精神病学》(Molecular Psychiatry)杂志上描述了这项研究，他们报告了一种突变--已知导致人类自闭症的基因Neurologin-3中的R451C--被发现在小鼠大脑中移植的人类脑细胞网络中激起了更高层次的交流。科学家们在实验中对这种过度兴奋进行了量化，表现为电活动的爆发，比没有这种突变的脑细胞中的水平高出一倍多。

罗格斯大学罗伯特-伍德-约翰逊医学院新泽西州儿童健康研究所神经科学和细胞生物学系副教授、该研究的资深作者庞志平说："我们很惊讶地发现了一种增强，而不是一种缺失。我们的研究揭示了这些特定细胞的这种功能增益，导致大脑神经元网络之间的不平衡，破坏了正常的信息流。"

庞说，构成人类大脑的相互连接的细胞网包含了专门的"兴奋性"细胞，它们刺激电活动，并由"抑制性"脑细胞来平衡，它们遏制电脉冲。科学家们发现，由突变引起的过大的电活动爆发使小鼠的大脑失去了平衡。

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自闭症谱系障碍是一种由大脑差异引起的发育障碍。根据美国疾病控制和预防中心的估计，大约每44名儿童中就有一名被确认患有这种疾病。

根据美国国立卫生研究院的国家神经系统疾病和中风研究所的研究表明自闭症可能是在发育早期正常大脑生长中断的结果，这些干扰可能是控制大脑发育和调节脑细胞相互交流方式的基因突变的结果。

庞说："自闭症的许多潜在机制是未知的，这阻碍了有效治疗方法的开发。利用人类干细胞产生的人类神经元作为模型系统，我们想了解一个特定的突变如何以及为什么会导致人类的自闭症。"

研究人员采用CRISPR技术来改变人类干细胞的遗传物质，以创建一个包含他们想要研究的突变的细胞系，然后衍生出携带这种突变的人类神经元细胞。CRISPR是一种独特的基因编辑技术。

在这项研究中，生成的人类神经元细胞，一半带有突变，一半没有突变，然后被植入小鼠的大脑中。在那里，研究人员利用电生理学测量并比较了特定神经元的电活动，电生理学是研究生物细胞电特性的生理学分支。电压变化或电流可以根据研究对象的尺寸，在不同的尺度上进行量化。

"我们的发现表明，NLGN3 R451C突变极大地影响了人类神经元的兴奋性突触传递，从而引发了可能与精神障碍有关的整体网络属性的变化，"庞说。"我们认为这对该领域来说是非常重要的信息"。他预计为进行这项实验而开发的许多技术将被用于未来对其他大脑疾病基础的科学调查，如精神分裂症。

这项研究强调了使用人类神经元作为模型系统来研究精神疾病和开发新型治疗方法的潜力。