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于翔:“大脑侠客”挑战儿童自闭症

来源:    发布日期:2015-04-28 12:45:22   阅读量:0

  “大脑侠客”于翔希望通过自己对大脑早期发育可塑性机制的研究,帮助那些患有发育性神经系统疾病的儿童拥有一个健康而快乐的美丽人生。

  在这个世界上,有着一群“来自星星的孩子”,他们“有视力却不愿和你对视,有语言却很难和你交流,有听力却总是充耳不闻,有行为却总与你的愿望相违……”这就是儿童自闭症患者,他们犹如天上的星星,一人一个世界,独自闪烁,而且数量不断增加。

  如今,这种神经系统疾病在全球拥有3500万患者,如何了解他们,帮助他们,引导他们正确成长都是千万个家庭的最为急切的期待。而于翔将应对这个特殊群体的脑科学问题作为了自己的责任。

  学霸炼成了“大脑侠客”

  于翔是个学霸级人物,1974年在北京出生的她还在学生时代就对生命科学充满了好奇。直到现在,她依旧对自己高中时的生物老师记忆犹新,他的第一堂课就讲述了生物化学中蛋白质、基因等这些对一个中学生无比神奇的物质,这令于翔第一次感受到生命的奥秘,也点亮了她心中那一盏通向无限未知与可能的明灯。

  最终,于翔踏入了生命科学的大门。18岁那年高中毕业时,她敲开了英国剑桥大学这所世界知名学府的大门,爱好生物的她选择了生物化学这个专业,3年的时间她就拿到了学士学位。4年以后,才25岁的她就已经获得了剑桥大学分子生物学专业理学博士的学位了。

  毕业以后,就在她开始思考未来的发展方向时,一本名为《大脑的性别》的科普书籍出现在她的视野中,这本书从神经科学的角度剖析男女大脑的不同之处,将“男女差别”这个老生常谈的话题改造得耳目一新,也启发着本就对大脑与意识怀有浓烈兴趣的于翔从此选择了神经科学领域,变成了一个在这个领域不断探索前进的“大脑侠客”。

  于翔热爱科学显然是受到了家庭环境的熏陶,她的父亲也是一个科学家。不过她的父亲不是搞生物学的,他的专业是物理。与很多子承父业的故事不同,家里那些写满希腊字母和推导公式的纸张让于翔从5岁起就知道,物理学并非自己心神向往的兴趣所在。

  好在是父亲给了她自由选择的空间。用于翔自己的话说,智慧宽容的父亲不仅没有任何勉强之意,相反,还总是鼓励她听从自己内心的指引,用最真诚的热爱让科学的种子慢慢生根发芽。于翔做到了,并且还在这条路上继续前进。

  为了进一步推动自己的研究和临床应用相结合。1999年到2005年之间,于翔又开始在美国斯坦福大学医学中心作博士后研究,在这里,她开始成长为神经科学领域一名出色的科学家。多年来从事神经科学研究的她已在神经发育生物学领域崭露头角。但是于翔知道,自己的舞台应该在国内。

  于是2005年4月,于翔回国进入了中国科学院神经科学研究所,担任该所树突发育与神经环路形成研究组组长、研究员,进行相关课题的研究,发育性神经系统疾病的儿童正是她研究的重要内容。

  幼儿的脑区就像没有被分区的硬盘

  “在儿科医院里,我见到了很多患有自闭症的儿童,有的会因为衣服上标签产生的摩擦而大哭不停,有的可以盯着一个转动的玩具看数小时,神经科学研究的专业知识告诉我,他们的感觉输入或处理系统存在异常”。于翔这样来描述自闭症儿童这个特殊的群体。

  目前,关于自闭症的研究主要集中在患儿语言和社交行为的障碍,较少关注患儿的感知觉发育;由于感知觉神经环路的发育早于认知相关环路,于翔认为以感知觉发育为切入点,可以从一个新的角度解析自闭症和其他发育相关的神经系统疾病。

  因为刚刚出生的婴儿已经拥有了他未来大脑中几乎所有的神经细胞,但这些神经细胞之间的功能性连接却没有完全形成。而这正是找到自闭症儿童治疗的重要突破口。

  于翔带领的科研团队,以小鼠为模式生物,发现成年后各自独立的脑区在幼儿发育的早期好像一个没有被分区的硬盘,任何一种来自外界环境的刺激都会对大脑多个区域的发育产生至关重要的影响。

  研究团队发现,早期视觉输入的丧失不但会影响大脑视觉相关脑区的发育,也会影响听觉和触觉脑区的发育;反之,如果给一个没有视觉输入的小鼠更多来自母鼠的抚摸,其视觉相关脑区的发育也会被促进。换而言之,各种不同来源的感觉刺激对早期大脑的整体发育均有促进作用。比如虽然父母对失明幼儿的抚摸和关爱不能让他重新看到世界,但更多的触觉、听觉、嗅觉等感知觉刺激,却可能把视觉缺失对大脑皮层发育的危害降到最低。

  如果对自闭症患儿进行适合的自然感知觉刺激,是否也能够牵动他们大脑中神经网络的建立,帮助他们逐渐恢复社交和表达的能力?大脑的奥妙对于翔而言,不仅仅是一个神奇的生理现象,她更希望通过自己对大脑早期发育可塑性机制的研究,帮助那些患有发育性神经系统疾病的儿童拥有一个健康而快乐的美丽人生。

  找到儿童自闭症应对策略

  经过不断的研究,于翔研究团队发现,催产素——一个可以促进面孔识别的人与人之间互信的神经肽,在小鼠大脑内的水平可以被自然感觉刺激提高,并且可以促进大脑感觉皮层的发育。

  于翔和她的团队发现,催产素对小鼠大脑发育起着重要作用。催产素是由小鼠下丘脑分泌的9个氨基酸的神经肽,通过脑脊液循环到大脑皮层,并作用于皮层。当新生小鼠在刚出生就被剥夺视觉(黑暗中饲养)和触觉感官(拔掉胡须)时,其大脑下丘脑所产生的催产素的释放量会有所减少。如果往被剥夺感官的小鼠大脑中注入额外的催产素,会让它们克服这种缺陷并增强大脑对其他感官的反应。

  如此看来,催产素会让大脑与感觉相关的皮层发育更好,那如何使小鼠的大脑产生更多的催产素呢?

  答案就是给小鼠营造良好的环境。在有人想了解究竟时,于翔就会向大家展示一张鼠笼的照片,鼠笼里有棉花、卷纸、香料、跑轮和管道,是小鼠十分喜爱的丰富饲养环境。她表示就是这丰富的环境刺激能使新生小鼠产生更多催产素,并且能补偿小鼠触觉和视觉感官剥夺的缺陷。

  于翔的课题组还做了一个实验,把一群新生大鼠喂养在有丰富环境的笼子里,而另一群则养在单调的笼子里。结果发现,前者可以增加小鼠脑内的催产素,并且促进它们的脑发育。这些小鼠在长大以后会表现得更聪明,社交性也更强,其运动能力、社会行为能力和学习记忆的能力都更好。

  由此证明,早期的感觉经验对大脑皮层发育的可塑性具有重要的调控作用,而催产素很有可能参与这一过程。于翔和她的研究团队得出结论:催产素的这种功能,将使其成为治疗自闭症的一种可能的药物。

  于翔还提出“感知觉干预法”,通过设计特定的感觉输入范式与发育有缺陷的小朋友进行互动游戏,以行为矫正这种安全无副作用的方式促进他们的大脑发育。

  “也许很简单的游戏他们需要很多次重复才能学会,但是他们每个点滴的进步都会给父母带来灿烂的笑容和希望。”于翔最后说。