Nature Neuroscience：自闭症运动学习缓慢的根源

在一项发表在《自然》杂志子刊上的新研究中，来自渥太华大学医学院的神经科学研究人员已经接近了运动学习延迟的神经学基础。医学学院细胞与分子医学系的Simon Chen博士的实验室使用自闭症小鼠模型，证明释放到大脑主要运动皮层的去甲肾上腺素数量不足。

　　

自闭症谱系障碍的社会问题研究中引起了如此多的关注，人们很容易忘记在儿童早期也存在运动学习缺陷。对于那些希望在校园里扔球、和同学交流的自闭症孩子来说，这些身体技能上的差异会让孩子更加孤立。

在《Nature Neuroscience》杂志上发表的一项新研究中，渥太华大学医学院的研究人员打开了运动学习迟缓的神经学基础天窗。

医学学院细胞与分子医学系的Simon Chen博士的实验室使用自闭症小鼠模型，证明释放到大脑主要运动皮层的去甲肾上腺素数量不足。Chen博士的实验室发现，这个问题起源于后脑的一个叫做蓝斑的区域，这个区域被认为是动机、警觉性和注意力的中心。

 

蓝斑是什么?

蓝斑是大脑中释放去甲肾上腺素(或肾上腺素)的区域，它会让你更加警觉。在自闭症小鼠模型中，我们发现在运动皮层中缺乏肾上腺素的神经支配，这导致他们延迟了运动学习。皮质中缺乏基础水平的肾上腺素，导致他们的学习延迟。

 

你说的学习延迟是指他们花更长的时间去学习一项任务?

“是的，这对自闭症儿童也有类似的影响。无论是伸手去抓东西，还是打球或接球，他们的行为通常都是一样的——与同龄的孩子相比，他们学习的速度较慢，这可能会让他们感到更疏远，可能更不愿意和他们一起玩。

“对于自闭症儿童，我们有时认为，这种运动学习延迟的一个方面是社交障碍和功能障碍的结果:他们就是不想和其他孩子一起玩。但这可能是因为他们学习如何玩这些游戏的速度比其他孩子慢，这就是为什么他们会疏远别的孩子。

“我们不禁问:这一切的根源是什么?它的发生是因为蓝斑的缺陷，还是仅仅是因为运动皮层的缺陷?”

 

你是怎么做的?

“我的背景是研究大脑中参与运动学习的机制。我认为研究与运动学习相关的障碍是很重要的。在我的文献研究中，我发现了很多自闭症儿童表现出这种延迟运动学习的案例。所以，我们想看看我们是否能在老鼠身上找到。

“我们对老鼠的大脑进行了实时成像，我们发现我们使用的青春期老鼠的大脑在清除旧基底的同时形成新基底的过程中出现了延迟，这导致了大脑的混乱，造成了我们所说的低信噪比(旧记忆就是噪音)的影响。当你不移除不必要的突触(旧记忆)时，你会有更高的噪音，我们认为大脑不知道该处理什么信号，因为它在移除不必要的突触时拖延了。所以，老鼠学习正确的动作是比较慢的。

“想象一下，你和我去打高尔夫球，我们打了很多次球。因为我的大脑有很好的信噪比，所以当我把球打得很远的时候，我就会记得那个动作。但如果我有高噪音和低信噪比，我就会击球很多次，而不知道哪个动作对我来说是好的，这意味着我将花更长的时间来区分什么是正确的动作来完成一个好的高尔夫挥杆。”

 

你让老鼠做了什么才发现这个?

“老鼠喜欢跑步，所以我们让它们学习如何在旋转的圆盘上跑步。它们的头部是固定的，所以它们需要学习如何调整身体来跑步，这是我们试图测量的。起初，它们很难控制自己的身体姿势。但12天后，它们学会了如何控制自己的身体，现在能够在转盘上平稳地运行。

“当我们在老鼠的腹部注射一种人工药物来增加去甲肾上腺素的释放时，老鼠的行为得到了拯救。但是然后我们问自己'我们怎么知道这不仅仅是因为老鼠在做任务时更加注意才让它们做得更快?’然后，我们在运动皮层局部注射人工药物，以激活蓝斑核轴突的轴突，小鼠的行为再次得到挽救。”

“这表明，不是因为老鼠更专注，而是因为药物，它们学习任务更好。运动皮层中缺乏去甲肾上腺素，如果我们在运动皮层中补充足够的去甲肾上腺素，老鼠就能够学习。”

 

我们应该从你的学习中提取什么?

“自闭症儿童倾向于表现出运动学习的延迟，这通常被忽视，因为它被认为是社交缺陷。但也可能是他们在学习如何玩，但速度慢了些。现在的问题是，我们能否帮助孩子更快地学习这些运动技能，以弥补我们认为他们存在的一些社会缺陷。

“通过提高运动皮层中的去甲肾上腺素，老鼠的运动技能提高得更快;也许有一天我们可以找到一种治疗方法来提高病人的去甲肾上腺素水平，这也会帮助他们更快地学习一项新的运动技能。”

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