摘要：
自闭症患者通常对噪音和其他感官输入过敏。麻省理工学院的神经科学家现在已经发现了两条大脑回路，它们有助于调节分散的感觉信息。他们发现了一种方法，通过增强这些回路的活性来逆转小鼠的噪音过敏。
研究人员发现，其中一个回路与噪音过滤有关，另一个回路通过在不同的感官输入之间切换大脑的注意力来进行自上而下的控制。
研究人员证明，恢复两个回路的功能比分别处理要好得多。麻省理工学院麦戈文脑科学研究所成员迈克尔哈拉萨(Michael Harasa)表示，这证明了绘制和靶向神经系统疾病中涉及的多个回路的好处。
该研究的高级作者哈拉萨说：“我们认为这项工作可能会改变我们对神经系统疾病和精神疾病的看法，从而将它们视为电路缺陷的组合。”“我们处理这些脑部疾病的方式是尽力找出存在哪种缺陷组合，然后做出这种组合。”
麻省理工学院博士后美穂中岛和研究科学家l伊恩施密特是这篇论文的主要作者，论文发表在10月21日的《神经元》杂志上。冯、詹姆斯w .和帕特里夏波伊特拉斯是神经科学教授，麦戈文研究所的成员也是这篇论文的作者。过敏性反应
许多基因变异与自闭症有关，但在大多数患者中只有少数变异。其中一个基因是ptchd1，它在大约1%的自闭症患者中发生突变。在2016年的一项研究中，Halassa和冯发现，该基因主要在发育过程中的丘脑的一部分表达，称为丘脑网状核(TRN)。
这项研究表明，TRN的神经元可以帮助大脑适应感觉输入的变化，如噪音水平或亮度。在缺乏ptchd1的小鼠中，TRN神经元的发射速度太快，当噪音水平变化时，它们无法进行调整。哈拉萨说，这阻碍了TRN发挥其正常的感觉过滤功能。“能够过滤噪音或调整整体活动水平的神经元无法适应。如果你不能调整整体的活动水平，你很容易感到不知所措。”他说。
在2016年的研究中，研究人员还发现，通过用一种可以激活神经元钾通道的药物EBIO治疗小鼠，可以恢复小鼠的一些噪音过滤能力。Halassa表示，EBIO具有有害的心脏副作用，因此可能不会用于人类患者，但其他增强TRN活性的药物可能对超敏反应具有类似的有益作用。
在新的神经元论文中，研究人员更深入地研究了ptchd1的作用，它也在前额叶皮层中表达。为了探索前额叶皮层是否可能在动物超敏反应中发挥作用，研究人员使用了一项任务，即小鼠必须区分三种不同的音调，并呈现不同的背景噪音。
正常的老鼠可以学会使用线索来提醒它们，只要噪音水平更高，它们在任务中的整体表现就可以得到改善。哈拉萨说，在人类身上也可以看到类似的现象，人类能够更好地适应有预警的嘈杂环境。然而，即使EBIO用于治疗TRN缺乏症，ptchd1突变的小鼠也不能使用这些提示来提高它们的表现。
这表明另一个大脑回路一定在动物过滤干扰噪音的能力中发挥了作用。为了测试该回路位于前额叶皮层的可能性，研究人员记录了该区域的神经元，而缺乏ptch1的小鼠执行了这项任务。他们发现，与正常小鼠的前额叶皮层相比，这些小鼠的神经元活动消失得更快。
这使得研究人员测试了另一种名为莫达非尼的药物，该药物已被FDA批准用于治疗嗜睡症，有时也被用于改善记忆力和注意力。
研究人员发现，当他们用莫达非尼和EBIO治疗缺乏ptchd1的小鼠时，它们的超敏反应消失了，它们在任务中的表现与正常小鼠相同。瞄准电路
这种症状的成功逆转表明，缺乏ptchd1的小鼠将遇到回路缺陷的组合，并且每种缺陷对噪声过敏的贡献不同。一个电路可以过滤噪声，另一个电路可以根据外部提示控制噪声过滤。Ptch1突变以不同的方式影响两个回路，可以用不同的药物治疗。
哈拉萨说，这两个回路还可能受到与自闭症和其他神经系统疾病相关的其他基因突变的影响。他说，针对这些回路而不是特定的基因突变，可能会提供一种更有效的方法来治疗此类疾病。他说：“这些回路对于移动大脑中的东西非常重要，包括感觉信息、认知信息和工作记忆。”“我们正试图对电路操作进行逆向工程，以找出如何应对真正的人类疾病。”
他现在计划研究精神分裂症的回路水平干扰。这种混乱会影响认知过程(如推理)所涉及的回路，即从可用信息中得出结论的能力。
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