与精神障碍相关的异常社会行为通常出现在儿童时期,并且与神经回路功能障碍密切相关。研究婴儿神经网络的明显技术局限性限制了我们对这些神经回路在健康和疾病中如何发育的了解。
在一项针对幼鼠的新研究中,纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员发现,自闭症等精神疾病中出现的社交行为缺陷是由生命早期的社交压力经历以及负责玩耍的杏仁核特定核中的多巴胺水平增加引起的。在记忆形成中发挥作用的称为基底外侧核。多巴胺通常被称为“感觉良好的化学物质”,是一种激素和神经递质,在大脑的奖励机制中发挥着重要作用。
这些发现发表在《神经元》杂志上的一篇文章中,题为“通过基底外侧杏仁核的多巴胺能神经支配对幼年大鼠社会行为的双向控制”。
尽管人们普遍认为早期生活中的负面经历会影响跨物种的社会发展,但这种影响背后的机制尚不清楚。当前研究的新发现将婴儿期反复的压力与基底外侧杏仁核的多巴胺水平增加联系起来。
纽约大学朗格健康中心儿童和青少年精神病学系博士后研究员MayaOpendak博士是该论文的主要作者。
“这项工作提供了证据,证明逆境、照顾者处理方式改变和持久的社会缺陷之间存在特定的回路。这可能代表逆境启动与杏仁核缺陷和社会行为相关的异常发育轨迹的一种方式,尽管许多其他可能共存,”纽约大学儿童和青少年精神病学系博士后研究员玛雅·奥普达克博士说LangoneHealth,该论文的主要作者。
为了了解社会行为逐渐恶化所涉及的神经回路,这项新研究的作者在清醒的幼年老鼠身上使用了一套实验方法:光遗传学、微透析和微输注。研究人员对幼犬进行了光遗传学改造,利用光来控制单个脑细胞中多巴胺的释放,以测试其对逆境后社会行为的影响。
为了诱导母鼠对幼鼠的严厉态度,研究人员在笼子里提供了有限的垫料,这降低了母鼠筑巢的能力,导致母鼠频繁筑巢,并在此过程中踩到幼鼠。
研究人员通过严酷的母亲护理或反复轻微尾部电击期间母亲的存在来模拟生命早期的压力,发现这两种模式都会增加基底外侧杏仁核中的多巴胺水平,这足以引发异常的社会行为。
在一系列社会行为测试中,作者测量了幼崽在这些压力条件下生活五天后接近母亲或同伴的持续时间。研究发现,承受压力的时间越长,幼崽接近母亲的次数就越少。
当研究小组将母鼠及其幼崽安置在有压力的环境中时,与在舒适的巢中饲养的幼鼠相比,幼鼠的基底外侧杏仁核的活动几乎增加了两倍。与没有压力的幼崽相比,有压力的幼崽与母亲相处的时间至少减少了90%,与其他幼崽相处的时间也减少了30%以上。
为了进一步证实他们的发现,作者通过药物干预阻止了痛苦幼崽基底外侧杏仁核中多巴胺的释放。这使社会行为恢复正常。另一方面,在无压力条件下长大的幼崽中多巴胺水平的增加损害了它们的社会行为。
有趣的是,仅将逆境建模为在缺乏社会成分(存在严厉或麻醉的母鼠)的情况下反复电击,并不会提高杏仁核中的多巴胺水平或导致社交缺陷。
奥普达克说:“母亲的逆境,但不仅仅是逆境,对于引发多巴胺回路和社会行为的损害是必要的。”她认为,基底外侧杏仁核的反复激活会促使婴儿将母亲与危险联系起来,而基底外侧杏仁核在了解威胁方面发挥着关键作用。
作者指出:“这些数据强调了社会逆境的独特影响,它是导致中脑边缘多巴胺回路功能障碍和异常社会行为的原因。”
“我们的研究结果表明,基底外侧杏仁核重复释放多巴胺在婴儿社会性发展中发挥着关键作用,”Opendak说。“因此,大脑的这个区域可能成为理解甚至治疗可能干扰社交互动的精神疾病的有希望的目标,例如自闭症、焦虑症和抑郁症。”
纽约大学朗格尼分校儿童和青少年精神病学系教授雷吉娜·沙利文博士是该研究的资深作者。
“我们的研究让我们更清楚地了解特定的大脑机制如何将婴儿期的压力经历与终生的社会行为问题联系起来,”纽约大学朗格尼分校儿童和青少年精神病学系教授、该研究的资深作者雷吉娜·沙利文博士说。“我们可以采用同样的方法来探索大脑发育的其他领域,例如记忆、学习和威胁识别。”
社会行为涉及复杂的细胞和回路网络。沙利文说,在未来的工作中,该团队打算研究涉及处理威胁和奖励的其他大脑区域。