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Nature子刊:中科院心理所严超赣研究组等揭示早期不良抚育可导致脑自发活动发育异常

摘要 : 2017年1月17日,国际权威学术刊物自然出版集团旗下子刊《Translational Psychiatry》在线发表了中国科学院心理研究所行为科学重点实验室严超赣研究组、美国纽约大学儿童与青少年精神病学系与美国内森克兰精神病学研究所合作完成一篇研究论文

2017年1月17日,国际权威学术刊物自然出版集团旗下子刊《Translational Psychiatry》在线发表了中国科学院心理研究所行为科学重点实验室严超赣研究组、美国纽约大学儿童与青少年精神病学系与美国内森克兰精神病学研究所合作完成一篇研究论文,研究人员采用大鼠模型和静息态功能磁共振成像方法探索了早期抚育对大脑自发活动发育模式的影响,揭示早期不良抚育可导致脑自发活动发育异常。

早期生活经验不但会影响脑发育,也会对基因与环境的交互作用产生影响,进而促使生物体对复杂多样的生存环境产生适应性。然而,脑发育很容易受到严酷生存环境的影响。早期不良对待,特别是来自主要抚养者的身体或心理层面的虐待,会导致大脑发育异常,使生物体在随后的生命阶段更易于罹患精神疾病。尽管已有研究表明,大脑前额叶和边缘系统环路可能对虐待有易感性,并成为成年后精神疾病的潜在诱因,但目前尚无纵向研究刻画早期不良抚育对大脑自发活动发育模式的影响机制。

研究中,实验组幼鼠出生后8至12天,研究者不给予母鼠充分的筑巢材料,从而导致母鼠对幼鼠无法进行良好养育(抚育缺乏、身体虐待等)。随后,研究者让幼鼠在发育的青少年期(出生后45天)和成年早期(出生后60天)完成行为实验(强制游泳实验,糖水偏好实验以及社交实验),并在轻微麻醉状态下进行静息态功能磁共振成像扫描。

结果显示,出生后受到不良抚育的大鼠表现出更多的抑郁样行为(depressive-like behavior)、社交退缩(social withdrawal)和大脑发育异常(aberrant development)。对照组大鼠的“杏仁核-前额叶皮层”功能连接从青少年期到成年早期随着发育有显著增强,但在不良抚育组的大鼠中却未观察到相应变化。同时,研究者计算了大鼠静息态的比率低频振幅 (fractional amplitude of low-frequency fluctuation, fALFF,一种衡量大脑自发脑活动的指标),发现对照组大鼠内侧前额叶皮层和前扣带回 (medial prefrontal cortex and anterior cingulate cortex, MPFC/ACC) 的fALFF在青少年至成年早期随年龄显著升高;不良抚育组的大鼠,其青少年期MPFC/ACC的fALFF已经显著高于对照组,这与前人研究发现的受虐幼儿“早熟”现象(acceleration)颇为一致。但随着年龄增长,不良抚育组的fALFF并不发育,到成年后反而显著低于对照组。最后,研究者利用种子点功能连接的方法探索了MPFC/ACC至全脑的功能连接强度。相对于对照组,不良抚育组大鼠的MPFC/ACC与左侧尾状核/壳核 (caudate/putamen) 间的功能连接在测试的两个年龄段均有下降。此外,MPFC/ACC 与右侧尾状核/壳核间的功能连接显示出了组间效应和年龄效应的交互作用,即对照组的功能连接升高而不良抚育组的功能连接降低。

这些实验结果揭示了抚养者的不良抚育行为可能会导致大脑中与情绪调节相关的前额叶和皮层下环路的发育异常,增加罹患精神疾病的易感性。同时,该研究通过结合不良抚育大鼠模型和静息态功能磁共振成像方法,为人类和啮齿类动物面对生命早期压力的跨物种结果一致性提供了佐证。未来研究可进一步探索该不良影响产生的关键时间窗口以及采取何种行之有效的干预手段能够逆转大脑的不良发育。

原文链接:

Aberrant development of intrinsic brain activity in a rat model of caregiver maltreatment of offspring

原文摘要:

Caregiver maltreatment induces vulnerability to later-life psychopathology. Clinical and preclinical evidence suggest changes in prefrontal and limbic circuitry underlie this susceptibility. We examined this question using a rat model of maternal maltreatment and methods translated from humans, resting-state functional magnetic resonance imaging (R-fMRI). Rat pups were reared by mothers provided with insufficient or abundant bedding for nest building from postnatal (PN) days 8 to 12 and underwent behavioral assessments of affect-related behaviors (forced swim, sucrose preference and social interaction) in adolescence (PN45) and early adulthood (PN60). R-fMRI sessions were conducted under light anesthesia at both ages. Offspring reared with insufficient bedding (that is, maltreated) displayed enduring negative affective behaviors. Amygdala-prefrontal cortex (PFC) functional connectivity increased significantly from adolescence to adulthood in controls, but not in maltreated animals. We computed the fractional amplitude of low-frequency fluctuations (fALFF), an index of intrinsic brain activity, and found that fALFF in medial prefrontal cortex and anterior cingulate cortex (MPFC/ACC) increased significantly with age in controls but remained unchanged in maltreated animals during adolescence and adulthood. We used a seed-based analysis to explore changes in functional connectivity between this region and the whole brain. Compared with controls, maltreated animals demonstrated reduced functional connectivity between MPFC/ACC and left caudate/putamen across both ages. Functional connectivity between MPFC/ACC and right caudate/putamen showed a group by age interaction: decreased in controls but increased in maltreated animals. These data suggest that maltreatment induces vulnerability to psychopathology and is associated with differential developmental trajectories of prefrontal and subcortical circuits underlying affect regulation.

来源: Translational Psychiatry 浏览次数:0

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