東京大學(xué)開發(fā)了新型自閉癥小鼠模型，揭示了運(yùn)動為什么可以消除自閉癥譜系障礙（ASD）的神經(jīng)元之間的過度連接，從而改善大腦結(jié)構(gòu)。這些經(jīng)過“運(yùn)動訓(xùn)練”的小鼠（讓它們自發(fā)地跑一個月跑輪），再與健康小鼠比較，結(jié)果行為差異消失，大腦結(jié)構(gòu)差異縮小。

東京大學(xué)開發(fā)了新型自閉癥小鼠模型，揭示了運(yùn)動為什么可以消除自閉癥譜系障礙（ASD）的神經(jīng)元之間的過度連接，從而改善大腦結(jié)構(gòu)。這些經(jīng)過“運(yùn)動訓(xùn)練”的小鼠（讓它們自發(fā)地跑一個月跑輪），再與健康小鼠比較，結(jié)果行為差異消失，大腦結(jié)構(gòu)差異縮小。

研究小組負(fù)責(zé)人Ryuta Koyama副教授說：“證據(jù)表明，自愿鍛煉是一種安全、無藥物的方式，可以改善整體健康狀況，現(xiàn)在我們對鍛煉如何積極地改變自閉癥患者的大腦結(jié)構(gòu)有了更好的了解。”

這項研究是在小鼠身上進(jìn)行的，研究人員警告不要期望運(yùn)動能成為任何人類疾病的靈丹妙藥。

“這項研究一個非常重要的部分是，小鼠沒有被迫運(yùn)動——任何體育活動都是自愿的。如果孩子們感興趣，應(yīng)該鼓勵他們做任何他們想做的運(yùn)動，但是這項研究并沒有揭示不同的活動會如何影響自閉癥兒童的大腦，”Koyama說。

心理健康

大約十年前，小規(guī)模兒童試驗表明，經(jīng)常鍛煉可以改善自閉癥患者常見的社交困難和重復(fù)性行為。盡管許多研究調(diào)查了運(yùn)動如何對已經(jīng)康復(fù)的大腦進(jìn)行大范圍的改變或延緩與衰老相關(guān)的神經(jīng)退行性變，但還沒有關(guān)于運(yùn)動對患有自閉癥的大腦可能有哪些微調(diào)的研究。

健康兒童大腦隨著年齡的增長自然會去除神經(jīng)元之間多余的連接，自閉癥患者大腦的一個決定性特征是連接太多。

小鼠模型研究的結(jié)果表明，運(yùn)動可能以某種方式激活大腦的正常修剪過程。

Koyama說：“運(yùn)動可能會增強(qiáng)活躍和不活躍神經(jīng)元連接之間的對比度，以便弱者更容易被切除。”

小鼠健身房

ASD模型小鼠表現(xiàn)出神經(jīng)發(fā)育差異終身行為：它們與新小鼠互動較少，不斷地自我梳理毛發(fā)，在新環(huán)境中開始進(jìn)食需要更長時間，這都是焦慮的跡象。

研究人員把一個跑輪放在ASD模型小鼠籠子的角落，這樣它們就可以隨心所欲地奔跑了。從四個星期大到八個星期大的小鼠都能使用跑輪（小鼠的八周相當(dāng)于人類的成年人）。

“我們數(shù)據(jù)一部分是可變的，因為我們不能給所有小鼠相同的運(yùn)動量。有些小鼠可能只運(yùn)動了一點(diǎn)點(diǎn)，有些可能運(yùn)動得非常劇烈。

盡管各個小鼠之間存在很大差異，但總體而言，“動起來”的 ASD模型小鼠在使用跑輪僅30天后就表現(xiàn)出了與健康小鼠相似的行為。

細(xì)胞研究

研究人員又進(jìn)行了額外的實(shí)驗來觀察ASD模型小鼠的大腦內(nèi)部。

具體地說，研究人員關(guān)注的是海馬中一種叫做苔狀纖維（mossy fibers）的結(jié)構(gòu)，這是大腦中一個被認(rèn)為對記憶很重要的區(qū)域，也是成人新神經(jīng)元（神經(jīng)發(fā)生）的發(fā)源地。單個神經(jīng)元可以與其他神經(jīng)元發(fā)出的數(shù)十個苔狀纖維相連。

小膠質(zhì)細(xì)胞通過吞噬和消化活性較低的突觸來改變大腦結(jié)構(gòu)，這就是為什么它們有時被稱為“大腦的垃圾收集器”。

研究人員利用分子遺傳學(xué)和熒光成像技術(shù)來鑒定哪些苔狀纖維活躍，并發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞在保留這些活躍的突觸的同時，去除了附近那些不活躍的突觸。

研究人員還將小膠質(zhì)細(xì)胞與健康小鼠的突觸修剪聯(lián)系起來。未患ASD的幼鼠接受阻止小膠質(zhì)細(xì)胞活動的藥物。僅僅5天藥物治療后，研究人員發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞受到抑制的小鼠和未用藥的小鼠大腦突觸密度存在顯著差異。

雖然自閉癥的病因是研究的熱門領(lǐng)域，但Koyama的研究團(tuán)隊指出，自閉癥的可逆性以及運(yùn)動與小膠質(zhì)細(xì)胞之間的聯(lián)系也應(yīng)繼續(xù)受到關(guān)注。

原文檢索：Exercise reverses behavioral and synaptic abnormalities after maternal inflammation. Cell Reports, DOI: 10.1016/j.celrep.2019.05.015

來源：生物通