聲音如汽水般湧現。禹英禑律師加油!

2022/07/28閱讀時間約 6 分鐘
你知道為什麼自閉症的全名叫自閉症類群障礙症嗎?
        – 非常律師禹英禑
  朋嗨!我是菜編。自閉症類群障礙症 (Autistic Spectrum Disorder, ASD)之所以為「類群」,是因為這些被歸類在一起的特質差異極大,最近於Netflix上熱播的韓劇《非常律師禹英禑》,由朴恩斌飾演的禹英禑律師即具自閉症類群障礙症,除了有較難與人進行情感交流、口語肢體不協調、習慣仿說相關的行為表現外,他還對聲音非常敏感,遇到激烈爭執的場面總會摀起耳朵,但灌入腦中的噪音,卻仍像汽水裡的二氧化碳般奔流不息。

禹英禑律師你還好嗎?為何摀住耳朵?

  在自閉症的眾多特質中,有些人像禹英禑律師一樣,對聲音特別敏感,不過會這樣的原因並不只有一個,所以為何禹律師有這樣的特質,我無法實際解釋,但今天要分享的研究會提供一個可能性!
  在文章開始前,我想先推薦大家一定要去看《非常律師禹英禑》,這部真的是繁忙生活中的絕佳調劑,雖然講的議題很嚴肅,但影集的步調很溫暖舒服,每次看完都讓人覺得心情很不錯。
朴恩斌《非常律師禹英禑》海報劇照

昆士蘭大學的腦科學研究再度來襲!從章魚到斑馬魚。

  這篇論文前年發表在《BMC Biology》,團隊是澳洲昆士蘭大學腦科學研究所的成員,之前分享過的頭足類大腦研究,第一作者鍾文松博士也任職於此。該研究機構成立於2003年,主要的研究方向有兩個,第一個是釐清大腦功能,第二個則是尋找治療大腦功能異常的方法,做為澳洲首屈一指的研究機構,還是國際級的單位,合作者坐落全球超過48國,甚至還有自己的podcast頻道
斑馬魚 / 維基百科
  相同於腦科學研究所的核心方向,在這個研究中,Vanwalleghem和Scott博士的研究團隊以具FMR1基因缺失的幼年斑馬魚為研究對象,希望能以此了解因為失去這個基因,而具自閉症特質的斑馬魚個體,大腦功能發生了什麼改變?

基因有關係?關於自閉症研究。

  在人類自閉症研究中,FMR1基因缺失是十分常見的單基因缺陷,只要一個基因突變就會有明顯症狀,而且由於是X染色體上的顯性性聯遺傳,所以具兩個X染色體的女性,跟只有一個X染色體的男性相比,有較高機會症狀較輕微,因為如果僅其中一條有問題,另一條仍是正常的,此稱為X染色體易碎症(Fragile X syndrome, FXS),會造成感官資訊處理異常,具有此基因異常的男性約有一半的機率會被診斷具有自閉症,而女性只有1/5的可能性。
  儘管FMR1基因缺失跟感官知覺功能異常有關,早就不是一件新鮮事,但在這個研究中,科學家們的目標更為詳細,他們想知道這些行為表現,究竟是由怎麼樣的神經系統改變所造成
改變就發生在遺傳資訊中

用魚做研究,真的有原因。

  雖然以目的來說,以人類做為研究對象應該更直接,但研究人類的限制較多,系統也較為複雜,並不是件簡單的差事,所以只好請出幼年斑馬魚!跟成魚相比,雖然幼魚的大腦尚未發育成熟,能表現的行為也較少,但因為頭骨還沒長好,頭還很透明,所以不需開顱手術,用顯微鏡就能直接觀察神經反應,只要搞清楚研究標的,就能很方便的進行操作。
  除此之外,當然也是因為人、魚之間仍有相似之處,儘管在演化樹上分家多年,在魚身上的變化,依舊能給人類研究帶來一些線索。以FMR1基因缺失來說,當人類具此異常,不僅會對聲音特別敏感,也會有動態視覺功能不足的問題,那斑馬魚也會有相似的異常發生嗎?
人魚真的殊途嗎?

視覺刺激沒感覺,聲音卻如汽水般湧現。

  簡單觀察大腦反應,圖片裡的有完整的全腦圖像,圖上的點代表神經反應,顏色從白到黑,反應由強到弱,點的數量多寡也能看出有多少反應,WT是最原本的斑馬魚,fmr1-/-是有基因缺失的魚。
  結果發現FMR1基因缺失並不會改變斑馬魚對視覺刺激的反應。科學家們給小斑馬魚的視覺刺激有兩個,一個是會移動的直線條紋(Visual flow),另一個則是會逐漸放大的圖案(Visual loom),不知道小魚會不會看到眼花,但至少從大腦反應看起來沒差。
對視覺刺激產生反應的神經細胞 / Lena Constantin et al. 2020
  但在聽覺區就不一樣了!缺乏FMR1基因的斑馬魚跟人類一樣,也會對聲音特別敏感,尤其發生在前線接收聲音刺激的腦區 Octavolateralis nucleus(ON),該處反應強度明顯上升,但由於過濾不重要資訊的功能被弱化,導致後端處理區 Telencephalon(Tel)看得霧煞煞,找不到辨識聲音的線索,所以就算獲得的刺激或許更完整,可是對判斷聲音訊息並沒有幫助。
對聽覺刺激產生反應的神經細胞 / Lena Constantin et al. 2020
不同腦區對聽覺刺激的反應強度 / Lena Constantin et al. 2020

斑馬魚研究與人的關係,如何推論報你知。

  雖然以斑馬魚幼魚作為研究對象,並無法從神經訊息得知視覺異常的原因,但卻有助於理解FMR1基因缺陷在聽覺上,對大腦功能產生的影響,而前面提到過的斑馬魚聽覺腦區 Octavolateralis nucleus,即和人類的腦區 Cochlear nuclei 同源,兩者有演化上的接續關係,有一定的相似度,其他腦區也是,所以在聽覺刺激處理途徑上的分析,就能用這樣的邏輯給予後續的研究線索。
最後,《言語如汽水般湧現》其實是Netflix上的動畫片,我覺得很讚,超推!

資料來源:

Constantin, L., Poulsen, R.E., Scholz, L.A. et al. Altered brain-wide auditory networks in a zebrafish model of fragile X syndrome. BMC Biol 18, 125 (2020). https://doi.org/10.1186/s12915-020-00857-6

延伸閱讀:

  1. 被推入MRI的頭足類動物,有牠們大腦平滑的夥伴。
    https://vocus.cc/article/6197cbb2fd897800015fe2a8
  2. 【第二屆亞洲演化生物學會議】三個超有趣研究。
    https://vocus.cc/article/611e7ab7fd897800018bb7c3
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