大脑噪音可能导致自闭症的一些感官异常

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自闭症患者经常会出现感觉问题，例如对声音高度敏感或厌恶某些气味。然而，也有一些人几乎察觉不到感觉线索，他们可能通过制造响亮的噪音或前后摇摆来寻求感觉刺激。

INSERM 的研究主任安德烈亚斯·弗里克说，但这可能是过度简化。“现在越来越明显的是，事情远比这微妙。”

例如，一项研究发现，自闭症患者的大脑对视觉模式的反应(通过脑电图 (EEG) 记录测量)比没有这种疾病的人在不同观看之间差异更大。功能性核磁共振成像也发现了自闭症患者之间存在类似的可变性，这表明感觉问题可能源于不一致的大脑反应。

弗里克及其同事在发表于《自然通讯》上的一项研究中发现，自闭症的主要原因之一脆性 X 综合征的小鼠模型中，单个神经元活动存在可变性。研究发现，神经元反应的可变性与大脑中噪音水平的波动相对应。

大脑中的噪音不一定是一件坏事。事实上，最佳的数量是理想的：少量的噪音可以给神经元提供“推力”，使其可能需要发射动作电位，而过多的噪音会使大脑难以区分不同的刺激。但弗里克说，在模拟脆性 X 综合征的动物中，噪音波动会导致它们处理感觉信息不太可靠。

弗里克的团队与缺乏脆性 X 综合征相关基因 FMR1 的小鼠合作。利用一种称为膜片钳记录的技术，他们监测了感觉皮层(处理触觉的大脑区域)中单个神经元的活动，同时反复轻敲啮齿动物的爪子。

在野生型小鼠中，神经元每次触碰爪子时往往会以相似的方式做出反应。但研究发现，缺乏 FMR1 的啮齿动物的神经元在电信号的大小和引发反应所需的时间上表现出更大的可变性。

研究人员随后测量了未刺激细胞时神经元膜电位的变化量。这种“基线膜电位”在脆性 X 小鼠中比在野生型啮齿动物中变化大两倍。研究发现，神经元噪音波动越大，脑细胞对触觉的反应变化就越大。弗里克说，这种减弱的信噪比可能是神经元对感觉信号“烦躁”反应的原因。

弗里克说，以前从未尝试过通过“玩弄噪音”来挽救感觉问题。

研究人员发现，缺少 FMR1 并与神经元反应的可变性相关的被称为脑电波的神经振荡也有更大的变化。这些结果暗示，与自闭症相关的无序脑电波可能导致感觉问题。

然后，该团队用一种激活神经元膜中钾离子通道的化合物治疗动物。这项工作表明，离子通道由 FMRP(FMR1 的蛋白质产物)调节，可能导致缺乏该蛋白质的小鼠的神经元过度兴奋。

研究发现，激活离子通道可以稳定膜电压，导致缺乏 FMR1 的小鼠的神经元活动在某种程度上类似于野生型小鼠。弗里克说，以前从未尝试过通过这种方式“玩弄噪音”来挽救感觉问题。

由于小鼠被麻醉，研究人员无法判断脆性 X 小鼠的神经元差异是否会导致行为发生变化。但先前工作(测量啮齿动物对轻微声音的反应)的数据表明，缺乏 FMR1 的动物在行为反应方面表现出的可变性比野生型小鼠更大。研究人员说，这些发现表明，不一致的神经元活动可能导致自闭症中更多样化的行为。

一些研究人员推测，感觉处理的可变性可能导致自闭症患者的社交问题。弗里克说：“想象一下，你在聚会上，与朋友聊天，背景音乐正在播放。你必须将他们声音和嘴唇的运动结合起来。” 但如果感觉处理存在可变性，社交将更具挑战性。

尽管这一理论很有吸引力，但研究人员在没有证据支持的情况下谨慎地将其与自闭症的核心特征联系起来。米尔恩说：“我的看法是，这种联系在目前的文献中并没有特别明确或得到证明。”

尽管如此，她说，这项新工作在很大程度上解释了自闭症患者 EEG 记录中观察到的可变性。

但仍有其他担忧。阿尔斯特大学的数据分析讲师西安·奥唐奈表示，单个神经元的记录并不能反映人类看到的可变大脑反应。他说：“为了使单个神经元的活动在头皮上可检测到，它需要在许多神经元之间同步。对我来说，这是人类和动物数据之间缺失的环节。”

弗里克和他的团队计划通过双光子成像记录大量神经元来弥补这一差距。他们还旨在揭示感觉处理的可变性是否会影响小鼠的社交行为，这可以支持或揭穿与自闭症核心特征之间的联系。