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奔跑吧,小鼠!运动可以改变大脑结构、改善自闭症

日期: 2019年06月10日


    

奔跑吧,小鼠!运动可以改变大脑结构、改善自闭症

 

东京大学开发了新型自闭症小鼠模型,揭示了运动为什么可以消除自闭症谱系障碍(ASD)的神经元之间的过度连接,从而改善大脑结构。这些经过“运动训练”的小鼠(让它们自发地跑一个月跑轮),再与健康小鼠比较,结果行为差异消失,大脑结构差异缩小。

 

研究小组负责人Ryuta Koyama副教授说:“证据表明,自愿锻炼是一种安全、无药物的方式,可以改善整体健康状况,现在我们对锻炼如何积极地改变自闭症患者的大脑结构有了更好的了解。”

 

这项研究是在小鼠身上进行的,研究人员警告不要期望运动能成为任何人类疾病的灵丹妙药。

 

“这项研究一个非常重要的部分是,小鼠没有被迫运动——任何体育活动都是自愿的。如果孩子们感兴趣,应该鼓励他们做任何他们想做的运动,但是这项研究并没有揭示不同的活动会如何影响自闭症儿童的大脑,”Koyama说。

 

心理健康

 

大约十年前,小规模儿童试验表明,经常锻炼可以改善自闭症患者常见的社交困难和重复性行为。尽管许多研究调查了运动如何对已经康复的大脑进行大范围的改变或延缓与衰老相关的神经退行性变,但还没有关于运动对患有自闭症的大脑可能有哪些微调的研究。

 

健康儿童大脑随着年龄的增长自然会去除神经元之间多余的连接,自闭症患者大脑的一个决定性特征是连接太多。

 

小鼠模型研究的结果表明,运动可能以某种方式激活大脑的正常修剪过程。

 

Koyama说:“运动可能会增强活跃和不活跃神经元连接之间的对比度,以便弱者更容易被切除。”

 

小鼠健身房

 

ASD模型小鼠表现出神经发育差异终身行为:它们与新小鼠互动较少,不断地自我梳理毛发,在新环境中开始进食需要更长时间,这都是焦虑的迹象。

 

研究人员把一个跑轮放在ASD模型小鼠笼子的角落,这样它们就可以随心所欲地奔跑了。从四个星期大到八个星期大的小鼠都能使用跑轮(小鼠的八周相当于人类的成年人)。

 

“我们数据一部分是可变的,因为我们不能给所有小鼠相同的运动量。有些小鼠可能只运动了一点点,有些可能运动得非常剧烈。

 

尽管各个小鼠之间存在很大差异,但总体而言,“动起来”的 ASD模型小鼠在使用跑轮仅30天后就表现出了与健康小鼠相似的行为。

 

细胞研究

 

研究人员又进行了额外的实验来观察ASD模型小鼠的大脑内部。

 

具体地说,研究人员关注的是海马中一种叫做苔状纤维(mossy fibers)的结构,这是大脑中一个被认为对记忆很重要的区域,也是成人新神经元(神经发生)的发源地。单个神经元可以与其他神经元发出的数十个苔状纤维相连。

 

小胶质细胞通过吞噬和消化活性较低的突触来改变大脑结构,这就是为什么它们有时被称为“大脑的垃圾收集器”。

 

研究人员利用分子遗传学和荧光成像技术来鉴定哪些苔状纤维最活跃,并发现小胶质细胞在保留这些活跃的突触的同时,去除了附近那些不活跃的突触。

 

研究人员还将小胶质细胞与健康小鼠的突触修剪联系起来。未患ASD的幼鼠接受阻止小胶质细胞活动的药物。仅仅5天药物治疗后,研究人员发现小胶质细胞受到抑制的小鼠和未用药的小鼠大脑突触密度存在显著差异。

 

虽然自闭症的病因是研究的热门领域,但Koyama的研究团队指出,自闭症的可逆性以及运动与小胶质细胞之间的联系也应继续受到关注。

 

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

 

转载标题:奔跑吧,小鼠!运动可以改变大脑结构、改善自闭症

 

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