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“口吃”老鼠?一个有望解开人类语言障碍的动物模型

2016/04/17 来源:生物探索
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导读
4月14日,华盛顿大学神经学家Terra Barnes 团队在《Current Biology》期刊发表文章,成功构建出一种能繁殖出“口吃”小鼠的突变型老鼠模型,为寻找Gnptab 基因如何突变会导致语言障碍提供了很好的研究材料。


口吃,是一种涉及遗传因素、神经发育、心理压力、语言行为等诸多方面影响而形成的一种语言失调症。患有口吃症状的人在语言表达上常常存在障碍,包括语塞、停顿、不自主重复等。虽然它是全球最常见的语言障碍,但是口吃的致病机理却一直未被研究清晰。

几年前,科学家发现患有口吃的人,Gnptab基因存在突变。Gnptab基因编码的蛋白负责调控细胞内的水解酶类进入溶酶体,即参与细胞内的消化过程。这一信号通路里面其它关键基因的突变也被证实,会导致溶酶体活性降低细胞废弃物累积,从而增加人类衰退性疾病患病风险,例如家族黑蒙性白痴(Tay-Sachs)。

然而,Gnptab基因发生哪些突变会导致口吃,依然是一个谜。

4月14日,华盛顿大学神经学家Terra Barnes 团队在《Current Biology》期刊发表文章,成功构建出一种能繁殖出“口吃”小鼠的突变型老鼠模型,为寻找Gnptab 基因如何突变会导致语言障碍提供了很好的研究材料。

如何判断一只老鼠“口吃”?

老鼠并不具备说话功能,自然不存在口吃一说。但是,如何确定一只老鼠是否患有类似于人的口吃症状,并不是一件简易的工作。

为此,Barnes 团队设计了一款计算机程序,能够不依赖于语言“监听”口吃的发音模式。该程序能够识别每分钟发声的频率以及停顿的时长。以人为测试对象,该程序识别口吃的准确率达79%。

构建出“口吃”小鼠:发声频率减少、停顿时间延长


Barnes 团队构建了Gnptab基因突变的老鼠模型,并以此研究该基因突变是否会影响下一代小鼠的发声模式。

结合计算机程序发现,突变型老鼠本身的发音模式与野生型老鼠一样,这表明虽然基因发生突变,但是该突变老鼠仍然具备正常发声能力。但是,该突变老鼠生育的后代却出现了异常。数据显示,相比于正常老鼠,后代小鼠发声频率减少,且停顿时间延长。

这种突变并不影响后代小鼠的身体健康。这表明,虽然人类的语言功能与老鼠发出叫声有着很大差异,且相对更复杂,但是Gnptab基因突变的遗传会导致类似的症状。

这一突变“口吃”模型进一步证实,与细胞代谢相关通路上的关键基因突变确实与语言障碍有关。它将被广泛应用于对口吃的研究中,包括大脑致病机理、治疗药物等。

但是,管家基因的单突变如何导致口吃仍然未知。一种可能的假设:溶酶体酶缺失阻止了细胞正常代谢过程,造成废弃物累积,从而对与语言功能相关的神经结构造成损伤。此外,文章共同作者、华盛顿大学医学院Tim Holy提出另一种可能:这些突变基因还有着其他关键的未知功能。

但是,并没有直接的证据证实以上假说。事实上,科学家们还没有完全弄清楚哪些神经元与语言功能相关。

备注:文章编译、整理自Science官网。

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