與早產(chǎn)相關(guān)的缺氧葉片以新生兒大腦中的細(xì)胞和生理水平改變小腦白質(zhì)的形式顯示出新生兒的大腦跡象?，F(xiàn)在，這種慢性缺氧的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋@示，這些細(xì)胞改變具有行為后果。

根據(jù)兒童國家衛(wèi)生系統(tǒng)研究人員于2018年8月13日在線發(fā)表的一篇由Nature Communications發(fā)表的研究，慢性亞致死缺氧與臨床相關(guān)的新生兒腦損傷模型中的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)和長期小腦學(xué)習(xí)缺陷有關(guān)。研究小組利用高科技光學(xué)和生理學(xué)方法，允許研究人員開啟和關(guān)閉神經(jīng)元以及先進(jìn)的行為工具，發(fā)現(xiàn)Purkinje細(xì)胞因圍產(chǎn)期缺氧而在受傷后發(fā)生的火災(zāi)發(fā)生率明顯降低。然而，現(xiàn)在用于治療癲癇的現(xiàn)成藥物使得那些專門的腦細(xì)胞能夠重新獲得發(fā)射能力，從而改善運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

走出車子走到人行道上，跳到路邊，向門口走，然后爬上一段樓梯。或者，打一場網(wǎng)球。小腦協(xié)調(diào)這種運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和肌肉記憶，指導(dǎo)所有年齡段的人適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。

“我們大多數(shù)人都成功地協(xié)調(diào)我們的動(dòng)作，以便在我們每天遇到的三維空間中進(jìn)行導(dǎo)航，”兒童首席研究官兼該研究的資深作者Vittorio Gallo博士說。“孩子們開始行走后，他們還必須學(xué)習(xí)如何駕馭環(huán)境及周圍的空間。”

Gallo說，這些基本任務(wù)由浦肯野細(xì)胞協(xié)調(diào)，小腦中的大神經(jīng)元是精心分支的，像互鎖樹枝一樣，是整個(gè)小腦??皮質(zhì)的唯一輸出來源。在懷孕期間胎兒小腦的發(fā)育速度急劇增加，這通常與早產(chǎn)相吻合，早產(chǎn)可以延遲或破壞正常的大腦發(fā)育。

“它幾乎就像一個(gè)短路。浦肯野細(xì)胞起著非常關(guān)鍵的作用，當(dāng)它們的射擊頻率因受傷而減少時(shí)，這個(gè)大腦區(qū)域的整個(gè)輸出都會(huì)受損，”加洛說。“對于一個(gè)患有這種神經(jīng)發(fā)育障礙的孩子的家庭，如果我們了解這種被破壞的電路的性質(zhì)并且可以更好地量化它，就運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)而言，那么我們就可以開發(fā)出新的治療方法。”

研究小組利用了一臺(tái)全自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)化設(shè)備，看起來像一個(gè)放在平坦表面上的梯子，用玻璃包裹，兩端都有一個(gè)黑暗的盒子。缺氧組和對照組都進(jìn)行了訓(xùn)練，在此期間他們學(xué)會(huì)了如何穿過水平梯子，通過輕柔的空氣和輕微的提示哄騙出黑暗的房間。挑戰(zhàn)課程測試了他們的適應(yīng)性小腦運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)技能。他們跨過的墊子是壓力敏感的，并分析了各個(gè)步進(jìn)模式，以預(yù)測每個(gè)人完成整個(gè)過程需要多長時(shí)間。

在挑戰(zhàn)賽期間，課程中出現(xiàn)了障礙，并以可聽見的語氣宣布。聯(lián)合負(fù)責(zé)人Aaron Sathyanesan表示，如果學(xué)習(xí)是正常的，那么對音調(diào)的反應(yīng)與對障礙的對應(yīng)就是快速調(diào)整動(dòng)作，而不會(huì)打破步伐。暴露于圍產(chǎn)期缺氧的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋@示出將該音調(diào)與障礙物相關(guān)聯(lián)的顯著缺陷。

“在對照組中，我們在任何特定試驗(yàn)中都看到了更少的失誤，”Sathyanesan說。“而且，當(dāng)他們感到非常舒服時(shí)，他們需要更長的步驟。對于缺氧組，他們花了更長的時(shí)間來學(xué)習(xí)該課程。他們從第一天起就產(chǎn)生了更多的失誤。到訓(xùn)練期結(jié)束時(shí)，他們可以沿著所有默認(rèn)梯級走，但是花了更長的時(shí)間來學(xué)習(xí)如何這樣做。“

浦肯野細(xì)胞發(fā)射兩種不同的尖刺。簡單的尖峰是一種持續(xù)的活動(dòng)形式，有節(jié)奏，自動(dòng)如心跳。相比之下，復(fù)雜的尖峰發(fā)生頻率較低。Sathyanesan和共同作者說，他們觀察到的一些缺陷是由于簡單尖峰頻率的減少。

在經(jīng)歷缺氧兩周后，缺氧組的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)仍然明顯差于對照組，并且在缺氧后五周仍然可以看到學(xué)習(xí)延遲。

Sathyanesan說，γ-氨基丁酸(GABA)是一種神經(jīng)遞質(zhì)，在出生前和出生后不久就會(huì)激活未成熟的神經(jīng)元，但很快就會(huì)在小腦內(nèi)產(chǎn)生抑制作用。該研究小組假設(shè)在早期發(fā)育過程中興奮性GABA水平降低會(huì)導(dǎo)致長期運(yùn)動(dòng)問題。使用現(xiàn)成的藥物在缺氧后立即增加GABA水平可顯著改善運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

“缺氧損傷后用tiagabine治療實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂商岣逩ABA水平，部分恢復(fù)浦肯野細(xì)胞的射擊能力，”Gallo說。“我們現(xiàn)在知道在這個(gè)特定的時(shí)間窗口恢復(fù)GABA水平有一個(gè)有益的效果。但是，我們的方法不是專門針對Purkinje細(xì)胞。我們在大腦中的任何地方都提高了GABA。對Purkinje細(xì)胞進(jìn)行更有針對性和選擇性的給藥，我們想要衡量tiagabine是否對正?；鋼纛l率有更強(qiáng)大的影響。“