2017年4月5日

小鼠的精神分裂症症状与脑细胞不协调的放电有关

研究表明，老鼠的精神分裂症症状与脑细胞不协调的放电有关 — 哥伦比亚大学的研究人员将小鼠的精神分裂症症状与小神经元网络的偶然放电联系起来。图源:Nicoletta Barolini/哥伦比亚大学

哥伦比亚大学(Columbia University)的研究人员发现，在有精神分裂症症状的小鼠体内，一小群神经元会随意放电。研究结果表明，这些脑细胞的同步行为的崩溃可能会产生与该疾病相关的经典思维障碍和感知障碍。

这项研究可能是第一个测试精神分裂症是由小网络的破坏引起的想法神经元，于今日出版神经元．

精神分裂症影响着大约1%的人口，其特征是一系列不同的症状，从幻觉和妄想，到记忆问题和社交退缩。它也有多种形式，这阻碍了研究人员为这种疾病找到一个统一的解释，从而改善诊断和治疗。

“如果你把精神分裂症小鼠的神经元想象成电视屏幕上的像素，就好像大部分像素都被乱码了，”该研究的主要作者、哥伦比亚大学博士后研究员乔丹·哈姆(Jordan Hamm)说。“每个像素不再与其相邻的像素相关联，从而形成连贯、稳定的图像。”

研究人员之所以选择关注视觉皮层，是因为视觉处理受损是精神分裂症的典型特征之一。利用钙成像技术，他们记录了每个神经元发出电信号时发出的闪光。在健康的小鼠中，他们发现60到120个神经元群以一致的模式闪烁，就像遵循编排好的安排一样。相比之下，有精神分裂症症状的小鼠的神经元则更随机地放电，就像孤立地工作一样。

在前两个视频中，注射了麻醉剂氯胺酮来诱发精神分裂症症状的小鼠的神经元随机放电(右图)，与健康小鼠的神经元协调放电(左图)相比。研究人员在经过基因工程改造后表现出精神分裂症迹象的小鼠身上发现了类似的模式，右侧的神经元放电更加间歇性。来源:哥伦比亚大学

研究人员测试了两种疾病的小鼠模型，遗传和化学，发现了类似的结果。经常给老鼠服用氯胺酮(一种作用于谷氨酸受体的麻醉剂，可产生精神病行为)后，老鼠的神经活动也不稳定老鼠携带与人类罹患精神分裂症高风险相关的基因突变。

“从这种分析中出现的模式是一种严重的混乱，就好像神经元是单独行动的，而不是作为一个连贯的群体，”该研究的合著者约瑟夫·戈戈斯博士说，他是哥伦比亚大学医学中心和哥伦比亚祖克曼研究所的神经科学家，他研究精神分裂症遗传模型的潜在机制。

一项相关研究发表在科学去年，研究人员表明，反复刺激老鼠大脑同一区域的一小群神经元，会导致大脑的神经功能下降视觉皮层导致神经元一起放电，就好像它们各自的连接因使用而加强了一样。该研究的资深作者、哥伦比亚大学的神经科学家拉斐尔·尤斯特(Rafael Yuste)博士认为，这一过程可以解释记忆和思想是如何形成的，以及神经回路是如何通过人工操作重新编程的。