社交交流障礙患者大腦如何變化？研究人員為你解密

據15日在線(xiàn)發(fā)表在《神經(jīng)元》上的一項研究，美國杜克大學(xué)研究人員通過(guò)同時(shí)監視幾個(gè)大腦區域的電活動(dòng)發(fā)現，他們可確定小鼠個(gè)體的社交或孤獨程度。然后，通過(guò)調整這個(gè)社交大腦網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)，促使老鼠變得更加合群。該研究可能會(huì )帶來(lái)更好的診斷工具，以了解社交交流障礙患者的大腦如何變化，例如自閉癥譜系障礙患者。

神經(jīng)學(xué)家經(jīng)常一次研究一個(gè)微小的大腦區域，但一次只看一個(gè)小的大腦區域是一個(gè)大問(wèn)題，霍華德休斯醫學(xué)研究員、杜克大學(xué)精神病學(xué)和行為科學(xué)副教授拉瑪·克里斯南博士說(shuō)。就像大腦一樣，汽車(chē)不僅僅是一個(gè)東西，而是組裝零件一起工作的產(chǎn)物，這些零件因構造而異。

為了弄清楚是什么驅使老鼠進(jìn)行社交，研究團隊首先巧妙地植入了一個(gè)記錄設備，以捕捉協(xié)調社交行為不同方面的8個(gè)大腦區域的同步電活動(dòng)，例如前額葉皮層和釋放多巴胺的腹側被蓋區域。

當研究人員聆聽(tīng)老鼠的腦電波時(shí)，老鼠可選擇與另一只老鼠或一小堆黑色樂(lè )高積木互動(dòng)。令人驚訝的是，沒(méi)有一個(gè)大腦區域的電活動(dòng)可預測老鼠在任務(wù)中的社交程度。

為了幫助收集更清晰的數據圖景，研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的人工智能系統來(lái)理解腦電波數據。重要的是，新的人工智能工具可分析每個(gè)大腦區域、數萬(wàn)個(gè)腦細胞的所有電活動(dòng)，并繪制一個(gè)新的“社交大腦網(wǎng)絡(luò )”地圖。研究人員由此可通過(guò)觀(guān)察它們社交大腦網(wǎng)絡(luò )的綜合活動(dòng)來(lái)預測哪些動(dòng)物更喜歡同齡者的陪伴。

有了新地圖和社交傾向水晶球，研究團隊測試了激活這個(gè)社交大腦網(wǎng)絡(luò )是否會(huì )讓老鼠更具社交性。為了精確控制這些大腦區域，研究人員使用了光遺傳學(xué)技術(shù)，使他們能夠隨意地在特定的大腦區域瞬間“輕拂”。點(diǎn)亮前額葉皮層腦細胞會(huì )激起已經(jīng)外向的老鼠更喜歡另一只老鼠，這表明這個(gè)社交大腦網(wǎng)絡(luò )既能感知也能指導社交行為。

作為最后一項測試，研究人員觀(guān)察了這種社交大腦網(wǎng)絡(luò )模型是否可檢測自閉癥小鼠模型中受損的社交行為。當研究團隊在小鼠中敲除ANK2(一種與自閉癥有關(guān)的基因)時(shí)，它們的行為混淆了機器學(xué)習工具。它不再能夠根據其腦電波預測給定小鼠的社交能力，這表明新的機器學(xué)習工具擅長(cháng)檢測異常的電活動(dòng)。(科技日報記者 張夢(mèng)然)

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