在老鼠身上的研究可以促进对自闭症谱系障碍和中风等人类疾病的理解和治疗。发表于细胞的报道2019年1月8日。

人类的大脑在童年时期具有很强的可塑性，所有年轻的哺乳动物都有一个“关键时期”，在这个时期，大脑的不同区域可以根据外部刺激重塑神经连接。打乱这种精确的发育顺序会导致严重的损害;自闭症等疾病可能涉及关键时期的中断。

塔夫茨医学院(Tufts School of Medicine)的研究科学家、这项新研究的第一作者Adema Ribic博士说:“一段时间以来，人们都知道，大脑中抑制神经细胞的成熟控制着关键时期可塑性的开始，但这种可塑性是如何随着大脑的成熟而减弱的，我们还不清楚。”“我们有一些证据表明，一组名为SynCAMs的分子可能参与了这个过程，所以我们决定深入研究这些特定的分子。”

这项研究的重点是视觉皮层，这是大脑中负责处理视觉场景的部分，在许多物种中都研究过视觉皮层的可塑性。利用先进的病毒工具和电生理技术，研究人员能够测量醒着的老鼠对视觉刺激自由反应的神经细胞(神经元)的活动。他们发现，从大脑中去除SynCAM 1分子增加了年轻和成年小鼠视觉皮层的可塑性。进一步的研究发现，SynCAM 1控制着一种非常特殊的神经元连接，称为突触:位于大脑皮层下方的视觉丘脑和皮层中的抑制性神经元之间的远距离突触。SynCAM 1是丘脑和抑制性神经元之间突触形成所必需的，进而帮助抑制性神经元成熟并主动限制关键期可塑性。

Ribic将抑制性神经元比作控制大脑可塑性何时发生的拨号盘。随着不同脑区功能的成熟，可塑性在早期发育过程中是必需的。成熟的功能随后被SynCAM 1之类的分子“固化”到位。

“我们的研究确定了控制大脑可塑性的基本机制，也许最令人兴奋的是，我们可以证明成人大脑中的一个过程积极抑制可塑性，”该研究的资深作者托马斯·比德尔博士说，他是塔夫茨医学院神经科学副教授，也是塔夫茨大学萨克勒研究生生物医学科学学院神经科学项目的成员。“因此，成熟大脑改变的有限能力不仅仅是年龄的结果，而是由SynCAM 1机制直接执行的。这使我们能够瞄准重新打开成熟大脑可塑性的机制，这可能与治疗自闭症等疾病有关。”

专注于单一分子和突触类型来诱导增强的可塑性，应该支持减少潜在副作用的治疗方法的发展。“例如，抗抑郁药可能会恢复可塑性，但也会产生许多其他影响，”Ribic说，他指出，可塑性越强并不总是越好。“我们的研究发现了一种方法，可以在空间和时间上以一种非常可控的方式增加可塑性。结合基因操作的最新方法，这可能被证明是解决儿童疾病和成人脑损伤的新途径。”

研究人员仍然需要确定这种可塑性机制是否能在人类和老鼠身上发挥作用，是否能被反复激活。虽然啮齿类动物和人类之间存在明显的主要差异，但对多个物种的研究表明，可塑性的一般机制是相似的。

这项研究是来自塔夫茨大学医学院的Biederer小组的最新工作，他们专注于正常发育和神经发育障碍背景下突触形成和可塑性的机制。