研究人员在脆弱的X综合征中链接行为异常和突触突触异常结构

脆弱的X综合征

使用鼠标模型，UCLA研究人员揭示了脆弱X综合征的突触异常结构与脑电电路水平的行为异常之间的联系。

被称为脆弱X综合征的遗传疾病是遗传自闭症和智力残疾的最常见原因。脑科学家知道导致综合症的基因缺陷，了解它在畸形突触中造成的损害 - 神经元之间的连接。但这种异常突触的异常形状转化为异常行为尚不清楚。

现在，UCLA的研究人员认为他们知道。使用脆弱的X综合征（FXS）的小鼠模型，他们记录了在动物醒来和睡着的时候在活小鼠脑中的神经元网络的活动。他们发现，在睡眠和悄悄的清醒过程中，这些神经元网络表现出过多的活动，频繁射击并同步，远远超过正常的大脑。

研究人员表示，这种神经元兴奋性可能是FXS儿童症状的基础，这可能包括睡眠中断，癫痫发作或学习障碍。调查结果可能导致治疗可以安静过量活动并允许更正常的行为。

研究结果在6月2日在线版的自然神经科学的中发表。

根据国家脆弱的X基金会，每3600至4,000名男性每3,600到4,000名疾病，均为4,000至6,000名女性。FXS是由基因FMR1中的突变引起的，其编码脆弱的X精神迟发蛋白或FMRP。认为蛋白质对突触的形成和调节是重要的。缺乏FMR1基因的小鼠 - 因此缺乏FMRP蛋白 - 展示人类FXS的一些相同症状，包括癫痫发作，睡眠受损，社会关系异常和学习缺陷。

“我们想在FXS鼠标中的突触异常结构与大脑电路水平的行为异常之间找到联系。以前尚未建立，“在UCLA的神经病学和神经生物学部门的副教授Carlos Portera-Cailliau博士说，高级作者博士。“所以我们在脆弱的X小鼠中测试了不同神经元之间的信号传导，确实发现了动作电位的异常高烧制 - 神经元之间的信号 - 以及异常高的同步 - 即，太多神经元射击。这是早期大脑发展中常见的特征，但不在成年人中。“

“实质上，这是FXS中脑电路的相对不成熟，”Portera-Cailliau实验室的前博士研究员和研究的第一作者，TiagoGonçalves增加了TiagoGonçalves。

研究人员使用了双光子钙成像和贴片电生理学 - 两种复杂的技术，使它们允许它们记录来自inpidual脑细胞的信号。Portera-Cailliau表示异常高的射击和网络同步，是神经元电路在FXS中过度曝光的证据。

“这可能导致大脑正常计算中的异常大脑功能或损伤，”他说。“例如，高同步可能导致癫痫发作;更多的神经元烧制可以使大脑的整个部分同步地射击，这是癫痫发作的基础。“

波特拉·卡利亚乌说，癫痫患者，高达20％的FXS。通过导致甚至简单的感觉刺激的压倒性反应，高射击率也可能损害大脑解码感觉刺激的能力;他指出，这可能导致自闭症和撤回社会互动。

“有趣的是，我们发现高射击和同步在动物睡着时特别明显，”Portera-Cailliau说。“这很好奇，因为FXS的突出症状被睡眠和频繁的觉醒。”

他指出，由于睡眠对于编码记忆和巩固学习很重要，因此FXS中脑网络的这种过度兴趣可能会干扰铺设新记忆的过程，也许解释了FXS​​儿童的学习残疾。

“因为大脑科学家了解了规范神经元兴奋性的因素，包括抑制神经元，他们现在可以尝试使用各种策略来抑制神经元刺激，”他说。“希望，这可能有助于治疗FXS的症状。”

下一步说，Portera-cailliau，是探索脆弱的X小鼠是否确实表现出对感官刺激的夸大响应。

“对略微声音或抚摸的压倒性反应，或对感官刺激的古老，可能是不同类型的自闭症，而不仅仅是fxs，”他说。““如果过度兴奋性是这些症状的脑网络基础，那么通过某些药物降低神经元兴奋性，即调节抑制可能具有治疗价值的这些破坏性神经发育障碍。”

该研究的其他作者包括UCLA的Peyman Golshani和俄勒冈州俄勒冈州俄勒冈州的詹姆斯大学医学院。该研究由国家卫生研究院（Nichd R01HD05453和Ninds RC1NS068093），Fraxa Research Foundation和Dana Foundation资助。

出版物：J TiagoGonçalves等，“脆弱X小鼠的开发Neocortex的”电路水平缺陷“，”自然神经科学（2013）; DOI：10.1038 / NN.3415

图像：加州大学洛杉矶分校新闻室