小鼠運動皮層的實時成像以及老鼠在旋轉盤上奔跑時一些神經元的活動情況。 （圖片來源：渥太華大學）

自閉症譜係障礙的研究把太多注意力放在了社交障礙上，因此很容易忽略幼童時期也會(hui) 出現運動學習(xi) 障礙。當一個(ge) 患有自閉症的孩子在操場上想扔球，與(yu) 同學們(men) 建立聯係時，身體(ti) 技能上的差異會(hui) 使他進一步被孤立。

在一項刊登在《自然·神經科學》（Nature Neuroscience）雜誌上的新研究中，來自渥太華大學（University of Ottawa）醫學院的研究人員增進了我們(men) 對運動學習(xi) 延遲的神經學基礎的了解。

醫學院細胞與(yu) 分子醫學係的Simon Chen博士用自閉症老鼠模型證明，自閉症老鼠體(ti) 內(nei) 釋放到初級運動皮層的神經遞質去甲腎上腺素數量不足。Chen博士的實驗室發現這個(ge) 問題來源於(yu) 離初級運動皮質有一定距離的、後腦的一個(ge) 叫藍斑的區域，這個(ge) 區域被認為(wei) 是動機、警覺和注意力的控製中心。

（圖片來源：Pixabay）

藍斑是什麽(me) ？

“藍斑是大腦釋放去甲腎上腺素（或腎上腺素）的區域，這種神經遞質會(hui) 讓人們(men) 更加警覺。在自閉症老鼠模型中，我們(men) 發現在運動皮質中缺乏腎上腺素的神經支配，這導致了它們(men) 的運動學習(xi) 出現了延遲。皮質中低於(yu) 基礎水平的腎上腺素含量導致它們(men) 出現了這樣的學習(xi) 延遲。”

學習(xi) 延遲是指需要花更長時間才能學會(hui) 一項任務嗎？

“是的，這對自閉症患兒(er) 的影響也是類似的。不管是伸手去抓東(dong) 西、玩球或抓球，通常他們(men) 表現出的行為(wei) 是一樣的。和同齡孩子相比，他們(men) 的學習(xi) 速度比較慢，這可能會(hui) 導致他們(men) 感覺到和其他人很疏遠，也可能更排斥和別人一起玩。”

“對於(yu) 自閉症兒(er) 童，我們(men) 有時認為(wei) 運動學習(xi) 的延遲一方麵是由社交缺陷和社交障礙導致的：他們(men) 隻是單純不想跟其他孩子一起玩。但是這可能其實是因為(wei) 他們(men) 在學習(xi) 怎樣玩這些遊戲時比較慢，這也就是為(wei) 什麽(me) 他們(men) 會(hui) 遠離別的孩子。”

“於(yu) 是我們(men) 想問：這個(ge) 問題的根源是什麽(me) ？運動學習(xi) 延遲的出現是因為(wei) 藍斑的缺陷，還是僅(jin) 僅(jin) 由運動皮層導致的？”

研究是如何進行的？

“我的學術背景是關(guan) 於(yu) 大腦中參與(yu) 運動學習(xi) 的機製的研究，我認為(wei) 研究和運動學習(xi) 相關(guan) 的障礙很重要。在文獻研究中，我發現了很多表現出這種運動學習(xi) 延遲的自閉症患兒(er) 案例，於(yu) 是我們(men) 想要嚐試看看在老鼠身上是否能發現相同的現象。”

“我們(men) 對小鼠的大腦進行了實時成像，發現這些青春期小鼠的大腦在清除舊基質和形成新基質的過程中出現了延遲，這導致了大腦的混亂(luan) 以至於(yu) 造成一種現象，我們(men) 稱之為(wei) 低信噪比（signal-to-noise ratio）（“噪音”指的是舊的記憶）。當你沒有清除那些不必要的突觸（舊的記憶）時，就會(hui) 有更大的噪音，我們(men) 認為(wei) 大腦並不知道該處理哪些信號，因為(wei) 移除不必要突觸的步驟延遲了。因此，小鼠學習(xi) 正確動作時會(hui) 比較慢。”

“想象一下咱倆(lia) 在打高爾夫，我們(men) 揮杆打了很多次球。如果我的大腦有一個(ge) 好的信噪比，那我就會(hui) 記得我把球打得很遠時的那個(ge) 動作；但是如果我大腦中噪音大、信噪比低，我就會(hui) 打了很多次球但不知道哪一次的動作能讓我把球打得更遠，也就是說我需要花更長的時間去判斷哪個(ge) 動作效果更好。”

運動學習(xi) 過程中對藍斑中活躍神經元的探測顯示，活躍的神經元較少，這說明了在運動學習(xi) 時分泌的去甲腎上腺素較少。（圖片來源：渥太華大學）

為(wei) 了發現這個(ge) 現象，你讓小鼠做了什麽(me) ？

“小鼠喜歡跑步，所以我們(men) 就讓它們(men) 去學習(xi) 如何在旋轉盤上跑步。我們(men) 將它們(men) 的頭固定住，所以它們(men) 需要學習(xi) 如何調節身體(ti) 來跑步，這就是我們(men) 試圖測量的。最開始，它們(men) 很難控製身體(ti) 的位置。但是在12天後，它們(men) 學會(hui) 了如何控製自己的身體(ti) ，也可以在旋轉盤上順利地跑起來。”

“當我們(men) 在小鼠的腹部注射了一種增加去甲腎上腺素釋放量的人工藥物後，老鼠的行為(wei) 得到了拯救。但是接著我們(men) 又想到‘我們(men) 如何確定這不是因為(wei) 小鼠在做任務時更專(zhuan) 注了才導致它們(men) 可以完成得更快？’，於(yu) 是我們(men) 又在運動皮層注射了激活藍斑中軸突的人工藥物，小鼠的行為(wei) 又一次被拯救了。”

“這個(ge) 結果表明了小鼠並不是更專(zhuan) 注了，而是因為(wei) 藥物讓它們(men) 學得更好。學不好是因為(wei) 運動皮層缺乏去甲腎上腺素，當我們(men) 在運動皮層補充了足夠的去甲腎上腺素後，小鼠就可以學習(xi) 了。”

我們(men) 可以從(cong) 你的研究中學到什麽(me) ？

“自閉症患兒(er) 傾(qing) 向於(yu) 表現出運動學習(xi) 的延遲，而這往往被忽略，因為(wei) 自閉症被歸因於(yu) 社交障礙，但是實際上可能他們(men) 在學習(xi) 如何玩，隻是比較慢。而現在的問題在於(yu) 我們(men) 是否可以幫助這些孩子在學習(xi) 這些動作技能時快一些，這樣或許可以抵消一些我們(men) 認為(wei) 他們(men) 存在的一些社交缺陷。

“小鼠的動作技能可以通過增加運動皮層的去甲腎上腺素含量迅速提升；可能在未來的某一天，我們(men) 可以找到一種治療方法來增加病人體(ti) 內(nei) 的去甲腎上腺素含量，這也會(hui) 幫助他們(men) 更快地學習(xi) 新的動作技能。”

翻譯：雷蘭(lan) 昕

審校：張哲

引進來源：渥太華大學


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