2024年5月13日，南方科技大学生命科学学院教授侯圣陶课题组在Molecular Psychiatry 在线发表了题为 "Adenosine mediates the amelioration of social novelty deficits during rhythmic light treatment of 16p11.2 deletion female mice" 的研究论文，该研究首次报道利用40 Hz节律性光刺激治疗手段有效改善自闭症小鼠模型的社交障碍，并揭示了腺苷作为一种新型神经化学介质，通过减少神经细胞兴奋性传递来缓解自闭症社交趋新缺陷。

自闭症谱系障碍（ASD）是一种复杂的神经发育障碍，其特征包括社交趋新缺陷和沟通障碍。染色体16p11.2缺失与ASD的风险增加有关。研究表明，16p11.2染色体区域与多种神经发育障碍相关，如自闭症、智力障碍和精神分裂症。通过相关的小鼠动物模型研究，揭示了与ASD症状相关的神经环路和突触传递异常的重要性。然而，目前治疗ASD的方法非常有限。团队的前期研究发现，40 Hz节律性视觉刺激是一种有效的调节神经活动和突触可塑性的方法，适用于人类和小动物模型。神经网络同步与40 Hz振荡已被证明可以增强神经通讯并促进神经网络的稳定性，这种方法适用于改善多种神经系统疾病（见图一）。

图一：40 Hz光刺激实验设计和腺苷作用机理示意图

在这项研究中，团队发现16p11.2缺失的雌性小鼠表现出明显的社交趋新缺陷，经过长期40 Hz光视觉刺激治疗后得到改善。40 Hz光刺激有效降低了16p11.2缺失雌性小鼠前额叶皮质（PFC）的局部场电位（LFP）增强。值得注意的是，40 Hz光刺激逆转了前额叶皮质（PFC）的锥体神经元的过度兴奋神经传递和突触数量，这为改善社交趋新缺陷提供了神经生物学基础（见图二）。

图二：40 Hz光刺激降低小鼠前额叶皮质局部场电位的增强，逆转锥体神经元的过度兴奋神经传递

在机制上，40 Hz光刺激在PFC中诱发腺苷释放，调节16p11.2缺失雌性小鼠的过度兴奋性神经传递。升高的腺苷通过其配体A₁受体（A₁R）作用，抑制过度的兴奋性神经传递，并缓解社交趋新缺陷（图三）。使用特异性拮抗剂DPCPX阻断A₁R或使用shRNA在PFC中敲低A₁R，完全消除了40 Hz光刺激的有益效果。

图三：40Hz视觉光刺激在前额叶皮质中诱发腺苷释放的作用新机制

因此，这项研究确定了腺苷作为一种新型神经化学介质，通过减少40 Hz光刺激治疗期间的兴奋性神经传递来缓解社交趋新缺陷。40 Hz光刺激技术有望进一步发展为一种非侵入性的自闭症的治疗方法。

侯圣陶团队研究助理教授鞠俊、南科大本科毕业生李轩逸（现卡罗琳斯卡医学院硕士生）为论文共同第一作者，侯圣陶教授为论文唯一通讯作者，南科大为论文唯一通讯单位。复旦大学附属华山医院王以政院士为重要合作者。侯圣陶团队成员潘一凡、杨欣怡、门司琦、刘博、张祯裕、钟浩霖、麦晋源及王以政课题组成员杜军参与了该研究工作。本研究得到了南科大实验动物中心、国家自然科学基金、深圳市科创委、深圳市深港脑院、南科大-昆士兰大学神经科学与神经工程联合中心、广东省脑血管病临床医学转化平台等支持。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41380-024-02596-4

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