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脑科学研究:小脑在神经发育过程中非常重要

更新时间:2022-07-16 17:12:03点击次数:361次字号:T|T


小脑控制着运动和非运动行为。尽管早已证实童年早期运动功能和智力水平的相关性,但复杂的发育性大脑疾病与小脑发育缺陷的相关性最近才被提出。有证据表明,小脑的发育是一个重要的过程,可以调控多种行为的发生。
新生儿脑损伤等因素可导致后期整体神经发育不良,而神经发育障碍性疾病(NDDs)所产生的影响可覆盖运动、感觉、认知和情感领域。小脑是细胞分化开始最早的脑内结构之一,也是完全成熟的最晚的结构之一。
因此,发育中的小脑易受遗传和表观遗传因素、子宫环境中的毒性、局灶性或整体新生儿脑损伤或上述应激源的某种组合所导致的功能障碍的影响。这种复杂的危险因素在发育过程可导致广泛的细胞、形态和环路异常。
小脑和大脑皮层之间具有广泛的连接,在环路形成的关键时期,小脑的功能障碍可能进一步导致大脑皮层发育和功能的障碍。且由于NDD通常是根据行为来判定的,因此在研究过程中需要探索小脑环路、小脑-皮层间环路和患者的行为及其对应的神经机制等。


小脑功能的异常
最近,几项新的研究表明,认知任务期间小脑的激活独立于运动加工存在,且由小脑缺陷导致的运动性异常可与非运动性异常同时存在。

小脑环路的中断

·感觉运动处理
小脑直接参与运动协调和相关运动学习,此外,越来越多的证据表明小脑是感觉处理环路的关键组成部分。小脑可在视觉、听觉、触觉甚至嗅觉信息等的整合处理中起到重要作用,
有研究者认为,患者出现的语言及社交缺陷是由多感官整合缺陷导致的。最近,对于ASD儿童的研究也表明,多感官整合缺陷可能是由于缺乏对复杂视听刺激(如语言)的不同感官成分之间的时间关系的感知能力。总之,皮质-小脑“连接组”的发育轨迹改变可导致语言和社交缺陷,且这很可能与多感官整合缺陷有关。


·区域间形态发生


小脑皮层包围着的三对小脑核(顶核、间位核、齿状核)不仅负责小脑的信息传出,还负责接收侧支传入信息。
有研究表明,小脑与丘脑中的神经元分化大约同时开始并持续进行,因此推测早期小脑的缺陷可导致丘脑发育受到影响,最终导致传入大脑皮层的信息发生异常。


小脑异常的治疗措施
研究NDDs可作为研究“小脑连接组”发育轨迹的一个方法,并可为临床干预提供途径。最近的研究旨在探索基于不同刺激模式(侵入和非侵入),探索针对涉及小脑相关疾病的分子信号通路的治疗方法。


·非侵入性刺激

非侵入性脑刺激技术,如经颅直流电刺激(tDCS),作为治疗小脑功能障碍的方法已经越来越流行。最近的多项研究以证明tDCS治疗可促进患者运动及非运动功能的恢复,对健康个体的平衡、运动等也有提高作用。

·侵入性刺激
脑深部电刺激(DBS)是一种侵入性刺激方法,由于其在临床上的成功率越来越高而受到了持续关注。DBS已被广泛用于涉及小脑功能异常的帕金森(PD)、强迫症(OCD)等病症的缓解。
·分子疗法
由于不同复杂的大脑疾病具有不同小脑发育轨迹,因此,针对突触可塑性、发育相关信号等过程中涉及到的特定细胞类型和靶点设计相应的分子疗法至关重要。神经元的活动是基于兴奋性和抑制性信号调节的,因此,分子疗法的目标即为调节兴奋/抑制(E/I)平衡。

总结与展望


有关此领域的开创性研究挑战了小脑主要参与运动行为的这一原有理论,并使人们关注到小脑在非运动方面功能的影响。然而,在发育过程中,小脑对运动和非运动功能状态的控制机制仍不清楚。更重要的是,小脑发育时间长、围产期发育迅速的特点表明了小脑易受到多种因素影响从而导致发育障碍。

考虑到小脑和大脑皮层之间形成了丰富的连接网络,关注发育中小脑的易感性尤其关键。影像学、行为学和临床前动物模型研究的证据清楚地表明,小脑发育和小脑-皮质连接的发展是决定儿童精神疾病发病和严重程度的因素。

在这里,作者提出“小脑连接组”的发展轨迹,并以此作为一个统一的框架来研究各种复杂的大脑疾病,如ASD、注意力缺陷多动障碍(ADHD)和DS。这个框架整合了导致疾病的空间、时间和信息相关因素的变化。最后,作者回顾了复杂大脑疾病的治疗策略,包括非侵入性、侵入性的治疗方法和分子靶向方法。


人类的神经影像学研究表明,小脑参与了认知处理和情绪控制。对动物的研究表明,在其他方面,小脑对社交能力和认知能力的正常发展非常重要。研究人员还发现,小脑功能的改变与成瘾、自闭症和精神分裂症有关。

khodakha说:“对于小脑研究来说,这是一个非常激动人心的时刻,我认为在接下来的几年里,我们会看到小脑在认知和情感处理等非运动功能中扮演着越来越重要的角色。”

原文链接:https://www.xianjichina.com/special/detail_396568.html


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