由羅格斯大學的科學家領導的一項新研究揭示了對自閉症譜系障礙（ASD）的潛在大腦機制的新見解。這項跨越七年的研究發現，一種已知與ASD相關的特定基因突變會導致腦細胞的過度刺激，這種刺激明顯高於沒有這種突變的腦細胞。

自閉症，又稱自閉症譜系障礙（ASD），是一種複雜的發育障礙，影響交流、社會互動和行為。它的特點是在語言和非語言交流、社會互動和重複行為方面存在困難。

該研究小組使用了尖端技術，包括從乾細胞中培養人類腦細胞並將其移植到小鼠大腦中，以取得這些發現。

科學家們說，這項工作說明了一種研究大腦疾病的新方法的潛力。

研究人員在《分子精神病學》(Molecular Psychiatry)雜誌上描述了這項研究，他們報告了一種突變–已知導致人類自閉症的基因Neurologin-3中的R451C–被發現在小鼠大腦中移植的人類腦細胞網絡中激起了更高層次的交流。科學家們在實驗中對這種過度興奮進行了量化，表現為電活動的爆發，比沒有這種突變的腦細胞中的水平高出一倍多。

羅格斯大學羅伯特-伍德-約翰遜醫學院新澤西州兒童健康研究所神經科學和細胞生物學系副教授、該研究的資深作者龐志平說：”我們很驚訝地發現了一種增強，而不是一種缺失。我們的研究揭示了這些特定細胞的這種功能增益，導致大腦神經元網絡之間的不平衡，破壞了正常的信息流。”

龐說，構成人類大腦的相互連接的細胞網包含了專門的”興奮性”細胞，它們刺激電活動，並由”抑制性”腦細胞來平衡，它們遏制電脈衝。科學家們發現，由突變引起的過大的電活動爆發使小鼠的大腦失去了平衡。

自閉症譜系障礙是一種由大腦差異引起的發育障礙。根據美國疾病控制和預防中心的估計，大約每44名兒童中就有一名被確認患有這種疾病。

根據美國國立衛生研究院的國家神經系統疾病和中風研究所的研究表明自閉症可能是在發育早期正常大腦生長中斷的結果，這些干擾可能是控制大腦發育和調節腦細胞相互交流方式的基因突變的結果。

龐說：”自閉症的許多潛在機制是未知的，這阻礙了有效治療方法的開發。利用人類幹細胞產生的人類神經元作為模型系統，我們想了解一個特定的突變如何以及為什麼會導致人類的自閉症。”

研究人員採用CRISPR技術來改變人類幹細胞的遺傳物質，以創建一個包含他們想要研究的突變的細胞系，然後衍生出攜帶這種突變的人類神經元細胞。CRISPR是一種獨特的基因編輯技術。

在這項研究中，生成的人類神經元細胞，一半帶有突變，一半沒有突變，然後被植入小鼠的大腦中。在那裡，研究人員利用電生理學測量並比較了特定神經元的電活動，電生理學是研究生物細胞電特性的生理學分支。電壓變化或電流可以根據研究對象的尺寸，在不同的尺度上進行量化。

“我們的發現表明，NLGN3 R451C突變極大地影響了人類神經元的興奮性突觸傳遞，從而引發了可能與精神障礙有關的整體網絡屬性的變化，”龐說。”我們認為這對該領域來說是非常重要的信息”。他預計為進行這項實驗而開發的許多技術將被用於未來對其他大腦疾病基礎的科學調查，如精神分裂症。

這項研究強調了使用人類神經元作為模型系統來研究精神疾病和開發新型治療方法的潛力。