对大脑发育内部运作的新见解或将带来自闭症的治疗

信息来源：
https://medicalxpress.com/news/2025-08-fresh-insights-brain-autism-treatments.html

人类大脑发育的一个关键谜团终于得到解答。加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所的科学家们通过构建"迷你大脑"模型，首次发现了小胶质细胞——大脑中的特化免疫细胞——如何通过释放胰岛素样生长因子1来调控GABA能中间神经元的产生。这一发表在《自然》杂志上的重大发现不仅揭示了人类大脑发育的独特机制，更为理解自闭症、癫痫和精神分裂症等神经发育疾病的形成原理开辟了全新路径。

研究团队的核心发现在于，小胶质细胞能够触发发育中大脑内GABA能中间神经元数量的急剧增加。当这些免疫细胞释放IGF1蛋白质时，会向早期脑细胞发出信号，促使其产生更多这种对大脑功能至关重要的神经元。更引人注目的是，当研究人员阻断IGF1信号时，中间神经元的增殖完全停止，而在小鼠模型中删除相同基因却没有产生任何影响，这表明这一调节机制可能是人类大脑发育所独有的特征。

三维"迷你大脑"揭开发育秘密

图形摘要展示了小胶质细胞通过IGF1调控hMGE中的中间神经元祖细胞增殖。图片来源：Nature (2025)。DOI：
10.1038/s41586-025-09362-8

GABA能中间神经元在大脑功能中扮演着不可替代的角色。这些细胞通过释放γ-氨基丁酸神经递质来调节大脑活动，就像大脑中的"刹车系统"，负责开启和关闭其他神经元的活动。当这一系统出现功能紊乱时，可能导致癫痫的过度兴奋、精神分裂症的认知障碍，以及自闭症谱系障碍的社交和沟通困难。

由于这一发育过程可能仅存在于人类大脑中,研究团队无法依赖传统的动物实验模型。他们采用了创新的研究策略，利用人类干细胞构建了一个精密的三维"迷你大脑"结构。这个实验室培养的模型能够模拟胎儿大脑皮质中许多中间神经元的起源区域，该区域大约在妊娠第八周开始形成，并在妊娠八个月左右消失。

这种"迷你大脑"技术的运用代表了神经科学研究方法的重大进步。与传统的二维细胞培养相比，三维类器官能够更真实地重现人类大脑发育的复杂过程,包括细胞间的相互作用、空间组织结构以及时间发育序列。虽然这些模型无法完全复制真实大脑的所有复杂性，但它们为研究人类特异性的神经发育机制提供了前所未有的工具。

研究过程中，科学家们细致观察了小胶质细胞与神经祖细胞之间的相互作用。他们发现，小胶质细胞不仅仅是大脑的"清道夫"，清除死细胞和病原体，更是积极的发育调节者。通过精确释放IGF1，这些免疫细胞能够指导神经祖细胞的命运决定，促使它们分化成为GABA能中间神经元而非其他类型的脑细胞。

人类大脑发育的独特性

这项研究最令人惊讶的发现之一是该机制在人类和其他物种之间的差异。当研究团队在小鼠模型中删除IGF1基因时，并没有观察到类似的神经发育缺陷，这强烈暗示这一调节pathway是人类进化过程中获得的独特特征。

这种物种特异性具有深远的科学意义。它解释了为什么许多在动物模型中有效的神经发育疾病治疗方法在人类临床试验中往往效果不佳。人类大脑的复杂性和独特性要求研究人员开发更接近人类生物学特征的实验模型，而"迷你大脑"技术正好满足了这一需求。

研究人员在论文中写道:"我们的研究结果揭示了小胶质细胞衍生的IGF1在促进人类大脑神经祖细胞增殖和GABA能神经元发育方面发挥的先前未被重视的作用。"这一发现不仅填补了我们对人类大脑发育理解的重要空白，也为重新思考神经发育疾病的病理机制提供了新的理论框架。

从进化角度来看，这种人类特异性的调节机制可能与我们物种独特的认知能力发展有关。人类大脑相对于体重的比例远大于其他灵长类动物，而GABA能中间神经元的精确调节可能是支持这种大脑扩张和复杂功能发展的关键因素之一。

疾病治疗的新希望

这一发现为多种神经发育疾病的治疗开辟了新的可能性。自闭症谱系障碍影响全球数百万儿童和成年人，其核心特征包括社交沟通困难、重复行为和感觉处理异常。多项研究表明，自闭症患者大脑中GABA能中间神经元的数量和功能都存在异常。

通过理解小胶质细胞和IGF1在调节这些神经元发育中的作用，研究人员可能找到纠正这种不平衡的新方法。例如,可以开发靶向IGF1信号通路的药物,在关键发育时期促进GABA能神经元的正常生成。这种治疗策略的优势在于它针对疾病的根本原因,而非仅仅缓解症状。

癫痫是另一个可能从这一发现中受益的疾病领域。癫痫的核心病理机制是大脑兴奋性和抑制性信号之间的不平衡,而GABA能中间神经元正是维持这种平衡的关键。如果能够通过调节小胶质细胞活动来增强抑制性神经元的功能,可能为难治性癫痫提供新的治疗选择。

精神分裂症的发病机制同样与GABA能系统的功能异常密切相关。患者大脑中特定类型的中间神经元数量减少,导致认知功能障碍和精神症状。基于IGF1调节机制的治疗方法可能为这一复杂疾病提供全新的干预策略。

然而,将这些基础研究发现转化为临床治疗仍面临诸多挑战。首先,需要确定在人类发育过程中进行安全有效干预的最佳时间窗口。其次,必须开发能够精确靶向相关细胞类型和信号通路的药物递送系统。此外,还需要建立可靠的生物标志物来监测治疗效果和预测治疗反应。

尽管存在这些挑战,这项研究为神经发育疾病的预防和治疗提供了前所未有的希望。随着对小胶质细胞和IGF1调节机制理解的不断深入,以及相关技术的持续发展,我们有理由相信,在不久的将来能够为受这些疾病困扰的患者及其家庭带来更好的治疗选择和生活质量。