本书由神经生物学家仇子龙教授撰写,结合其20余年孤独症科研实践,系统解读孤独症的本质与致病之谜。全书分为三部分,先解码孤独症的核心特征、致病因素与诊断方法,再分享守护患儿的早期识别、家庭防护及大脑发育相关知识,最后介绍疗法探索与基因治疗前沿突破。作者以雷特综合征研究为切入点,用通俗语言拆解复杂脑科学知识,兼顾科学性与人文性,为读者揭开孤独症的神秘面纱,为患儿家庭提供实用指引,也展现了科研工作者攻克这一世界性难题的坚守与希望。
- 作者权威专业:由深耕孤独症领域20余年的神经生物学家仇子龙教授亲笔撰写,结合自身科研实践与团队研究成果,对孤独症的基因机制、脑科学基础及治疗进展有着深刻且精准的解读,内容专业严谨、可信度极高。
- 科学的温度与理性:摒弃晦涩难懂的学术表述,以通俗语言拆解复杂的神经科学知识,融入作者的科研经历、患儿真实案例,让冰冷的科研数据变得鲜活可感,兼顾科学性与人文性,普通读者也能轻松理解。
- 研究前沿会聚:区别于普通孤独症科普书籍,既系统解答孤独症是什么为何会患病等核心问题,又聚焦基因治疗等前沿科研突破,同时提供贴近家庭的实用方法,兼具科普价值与实践指导意义,是该领域极具特色的佳作。
- 读者适配广泛:适配多类读者群体,既为孤独症患儿家长提供五不观察法、社商培养等实用指引,帮助其科学应对患儿护理与干预问题;也能帮助教育者、医护人员及普通大众了解孤独症,破除认知误解,建立对孤独症群体的包容认知。
时常有人问我,为何要投身孤独症(又称自闭症)的研究?每当这个问题浮现,我的思绪总会不由自主地飘回到 2005 年,定格在美国南加州那个阳光明媚的秋日午后。
彼时,我正在加州大学圣迭戈分校从事博士后研究,每日的时光几乎都在实验室中度过。我专注于与看不见、摸不着的 DNA分子,也就是基因的化学成分打交道,潜心探究基因对小鼠大脑发育成熟的调控机制。DNA 实验的过程严谨得近乎刻板,枯燥感也如影随形,我的心情便随着实验的推进而起伏不定:时而因取得些许进展而欢欣雀跃,时而因陷入瓶颈而焦虑不安,时而又因实验结果不尽如人意而沮丧不已。南加州的阳光总是那般灿烂夺目,在实验间隙,我常会望向窗外,试图从这份明媚中获取片刻的宁静,平复复杂的心境。
就在那个下午,我跟随导师参加了一场热闹的家庭聚会。参与聚会的十几个家庭有着一个共同的特点:每个家庭都有一个女儿,她们的年龄跨度不小,有的才六七岁,有的已十几岁。与同龄女孩本该有的活泼好动截然不同,这些女孩既无法行走,也不会开口说话,即便我们注视着她们,也得不到任何回应。她们的双手总是重复着无意义的刻板动作。显而易见,她们完全无法自理生活,需要家长时刻贴身照料,大多数都要与轮椅终生相伴,更遑论未来能自由地欣赏和感受这个缤纷美丽的世界。秋日美好的风景,与眼前这群女孩的不幸状况形成强烈的反差,这种冲击让我的心情久久无法平复。
这些孩子所患的疾病是一种罕见病 A,在医学上被称为雷特综合征。它是孤独症谱系障碍中极为严重的一种脑发育疾病,其致病根源在于 X 染色体上的 MECP2 基因发生突变,进而丧失了正常功能。尽管我长期以来都在学习和研究与DNA及基因相关的知识,但直到那个下午,才第一次真切接触到因基因突变而罹患严重疾病的患者。十几年的学习积累、无数次的实验操作与研究探索,在那一刻突然有了具象化的意义,不再是冰冷的理论和数据。那时的我从未想过,雷特综合征会成为我此后职业生涯中最重要的研究课题,更未曾预料到,20 年后的今天,我能有幸见证科学与医学并肩作战,向着攻克雷特综合征的目标发起总攻。
2025 年 2 月 14 日,这个西方传统的情人节上午,在广州市妇女儿童医疗中心宽敞明亮的研究型病房里,6 岁的雷特综合征患者茜茜接受了一场特殊的治疗。在众多医生和护士的密切配合下,我目睹我们团队精心设计的腺相关病毒(AAV)载体,装载着正常的 MECP2 基因,被缓缓注入茜茜的体内。两三周之后,茜茜的病情逐渐稳定,身体也开始对基因药物产生积极反应。历经 20 年的不懈研究,我们终于迈出基因治疗孤独症的第一步。雷特综合征曾被归入孤独症谱系障碍的范畴,其致病基因MECP2 与孤独症之间存在着极为密切的关联。可以说,雷特综合征和 MECP2 基因,是我深入认识孤独症的一扇窗口。在本书中,我将与大家分享从事孤独症研究这些年来的理解与心得,以及在孤独症研究过程中,那些关于人类大脑、关于我们自身的诸多深刻启示。
世界性科学难题:孤独症与大脑发育的羁绊
2005 年,为纪念创刊 125 周年,世界著名学术杂志《科学》(Science)公布了125个最具挑战性的科学问题,什么导致了孤独症赫然在列。16 年后的 2021 年,随着科学研究的不断突破,诸多问题得到一定程度的解答,部分问题的研究也更为深入。恰逢我的母校上海交通大学建校 125 周年,母校携手《科学》杂志发布了新125 个科学问题,孤独症相关问题再度入选,此次的问题聚焦于孤独症的病因是什么。由此可见,孤独症始终是困扰科学界的世纪性难题之一。
如今,科学家已基本确认,先天基因因素是导致孤独症的主要原因。然而,究竟是哪种基因突变所致?基因突变如何改变蛋白质功能?为何孤独症患者会失去与外界沟通的纽带,生活在孤独星球?遗憾的是,这些问题大多仍属未解之谜。不过,科学家已取得一些重要的初步成果,在此可以与读者分享。
要全面理解孤独症的病因,首先需要了解大脑发育的特点。人类大脑发育有两个显著特点:一是动态更新,二是分工执行。我们可以将人类大脑与现代社会的智能手机做个类比(见图01)。手机需要配备高级纳米芯片,还需要安装各种应用程序(App)。手机的芯片在出厂时便已安装完毕,其中主芯片负责核心功能,为实现诸多特定功能,通常还会配备通信芯片、智能处理芯片等功能芯片,当我们拿到手机后,首要之事便是连接网络,安装并更新各类 App。手机的正常功能正是通过在芯片上运行这些 App 来实现的。人类大脑同样拥有芯片系统,即由百亿个神经元构成的复杂神经网络,这些神经网络的形成由基因编码先天决定。人类大脑的各种生理功能,也如同手机 App 一般,通过在复杂神经网络上运行相应程序而产生。脑科学家已探明,大脑中与视觉、听觉、触觉、学习记忆等功能相关的程序是如何运行的。
人类大脑发育的第一个特点是动态更新。
如同手机的操作系统 App 会不断自动升级更新,人类大脑亦是如此。婴儿降临世间,睁开双眼的那一刻,就像一部刚激活的智能手机,即刻启动新型 App 的安装与持续更新的学习过程。在儿童成长发育的不同阶段,他们会接收不同的知识与技能,以此完成大脑
中各类App的优化与升级。
若发生基因突变,大脑的芯片系统就会受损。这就好比芯片出现故障的手机,无法再更新 App,运行过程中会出现各种问题与障碍。孤独症正是这样一种由先天基因突变导致大脑功能出现障碍的疾病。
人类大脑发育的第二个特点是分工执行。
手机的功能可分为两类:一类由芯片负责,例如至关重要的通信功能;另一类则由不同 App 负责,如拍照、文字编辑、社交网站访问等,这些功能通常需要通过在手机上安装相应的 App 来实现。理解大脑,也可遵循类似逻辑。与人类不同,小鼠虽然也属于哺乳动物,但其大脑就像智能手机出现之前的老式手机,功能主要是打电话,最多能玩个简单的贪吃蛇游戏。老式手机的芯片只能支撑打电话这一基本功能,无法完成其他任务,也不能安装各类功能型 App。同理,小鼠的大脑仅能实现寻找食物、躲避天敌、繁衍后代等基本功能,无法创造工具、思考未来、改变世界。人类的大脑则截然不同,它宛如一部高级智能手机。芯片系统承担着中央司令部的角色,人的各项功能都依赖于在芯片上运行的App 来实现。而 App 的顺利运行,还需依托手机中的芯片模块。人类大脑中的这些芯片模块,是由神经元组成的网络,在脑科学中被称为神经环路。
人脑的学习、记忆、喜悦、沮丧等一系列心理活动,均由不同的神经环路实现。以智力为例,人类之所以能成为万物之灵,正是因为拥有远超其他所有动物的智力水平。智力是大脑中智力程序的编码体现,这一程序从我们出生起便开始运行,并随着学习不同知识而不断升级。事实上,影响智力水平的不仅有后天的持续升级,人脑芯片模块神经网络的先天状况也是智力发育的重要因素。如今我们已明确,智力发展既受先天基因的影响,也离不开后天环境的培养。那么,孤独症孩子的大脑究竟出现了什么问题?经过十余年的研究,我发现孤独症孩子大脑中一个独特的芯片模块遭到了破坏,这个模块专门编码一项古老而重要的功能在社群中与其他同伴沟通交往、交流信息,我们称之为社会交往。这里的社会交往是一个学术名词,尽管只有人类拥有真正的社会,但许多群居的高等哺乳动物也存在极为相似的社会交往行为。这种社会交往能力由这个独特的芯片编码,我们可将其称为社交芯片。
如同人类的智力,社交能力虽由芯片模块(即大脑中的神经环路)编码,但在很大程度上也需要后天环境的塑造。婴儿出生后,家庭与社会环境会在其大脑的社交芯片中输入社交程序,而后孩子才能逐渐学会在家庭中与亲人交流,进而在日益复杂的社会环境中沟通互动、立足生存。
正是对孤独症的研究让我意识到,这种与同伴沟通交流的社交程序,其实独立于智力程序,在大脑发育过程中甚至早于智力程序发育的启动。社交程序从新生儿开始独立面对世界时便已启动,也就是出生后的头两年;而智力程序发育要到两三岁以后才逐步启动。
俗话说三岁前不记事,指的就是三岁前的孩子不易建立长期记忆,而长期记忆的建立是智力程序发育的重要前提,也是进行学习和记忆训练的必要前提。大脑中的社交程序是如何形成的?这是脑科学家正在深入研究的课题。在本书中,我为人类的社交能力创造了一个术语社商(social quotient)。
众所周知,智商是智力水平的量化指标,相应地,社商可被视为表征人类社交能力的指标。这并非说社商越高越好,在日常生活中,因性格差异,有人喜欢社交,有人偏爱独处,这只是不同的生活方式,无须强求一致。但如果婴幼儿因先天基因与后天环境的影响,在生命头三年的社交程序发展过程中遇到障碍,那将严重影响其后续社交程序与社商的发育,进而引发一系列严重后果,如无法理解复杂的人类社会规则、难以融入社会、无法生活自理等。这正是目前孤独症患儿面临的最大问题。
仇子龙
上海交通大学松江研究院教授,资深研究员,博士生导师。长期从事孤独症、雷特综合征等神经发育疾病的生物学研究,研究成果阐述了神经发育疾病的遗传、分子与神经环路机制,并建立了孤独症的非人灵长类动物模型。业余时间致力于孤独症与生命科学的科普工作,与知识分子、果壳网等科普新媒体长期合作,撰写了大量孤独症与生命科学方面的科普文章,多次参加中科院SELF、墨子沙龙、一席、造就、上海科普大讲坛等科普活动。曾出版《基因启示录》。
推荐序 / Ⅰ
序 言
孤独症的启示 / Ⅲ
世界性科学难题:孤独症与大脑发育的羁绊 / Ⅴ
干预与治疗:为星星的孩子点亮希望 / Ⅸ
第一部分
迷雾寻踪:解码孤独症本质 / 001
第一章
孤独症:一种怎样的生命图景 / 003
1.1 大脑发育的双重旅程 / 005
1.2 本能与习得:行为的双重根源 / 007
1.3 社会交往:连接世界的桥梁 / 009
1.4 社会交往行为的两种假说 / 012
第二章
追本溯源:孤独症的致病之谜 / 016
2.1 先天禀赋与后天塑造的博弈 / 018
2.2 双生子研究:基因与环境的实证探索 / 022
第三章
精准识别:孤独症的诊断之路 / 025
3.1 穿透表象:患病大脑的客观探寻 / 027
3.2 突触连接异常:脑部疾病的隐秘线索 / 029
3.3 窥探异常大脑的内在图景 / 031
3.4 核磁共振脑成像:希望与挑战并存 / 032
第四章
星光计数:孤独症的患病率真相 / 035
4.1 诊断背后的复杂旅程 / 037
4.2 中美诊断实践的差异与启示 / 039
4.3 患病率争议中的学术思辨 / 041
第二部分
防线筑牢:守护孤独症患儿的成长之路 / 045
第五章
早期信号:孤独症的隐秘端倪 / 047
5.1 社商发育的三大关键里程碑 / 053
5.2 生命最初两年:大脑的回馈与模仿之旅 / 054
第六章
分型辨析:孤独症的多样面孔 / 057
6.1 疾病分型的意义与实践例证 / 058
6.2 轻度孤独症:独特的生命特质 / 060
6.3 名人与孤独症:天赋与挑战的共生 / 062
第七章
第一道防线:父母的敏锐守护 / 065
7.1 五不观察法:捕捉早期信号的利器 / 066
7.2 孤独症的环境诱因 / 068
7.3 孤独症的科技诱因 / 070
7.4 年轻父母的责任与守护之力 / 072
第八章
发育密码:大脑原理与孤独症 / 074
8.1 大脑发育的奥秘:关键期 / 075
8.2 大脑发育的关键:基因与环境共舞 / 078
8.3 大脑精细化的必经之路:突触修剪 / 080
第九章
基因探寻:孤独症的遗传密码 / 084
9.1 新发基因突变:孤独症的重要诱因 / 086
9.2 孤独症基因测序计划:解码生命密码 / 090
9.3 产前筛查:为生命早期保驾护航 / 094
第十章
致病基因:从发现到验证 / 099
10.1 基因与疾病的关联探寻 / 100
10.2 动物模型:从鼠到猴的科研桥梁 / 102
10.3 压后皮层与屏幕暴露的关联探索 / 106
第三部分
科研之光:探索治愈之路 / 111
第十一章
疗法探索:实验性疗法与临床试验 / 114
11.1 肠道菌群干预:源于微生物的探索 / 115
11.2 神经调控:重塑脑部健康的新路径 / 118
11.3 三期临床试验:疗法落地的关键关卡 / 121
第十二章
基因治疗:改写命运的可能 / 127
12.1 科研突破:雷特综合征小鼠的完全康复 / 130
12.2 基因治疗的核心:替代与编辑技术 / 135
12.3 基因治疗与脑发育关键期的协同 / 138
第十三章
未来展望:愿世间再无孤独症 / 141
13.1 早发现、早干预:守护未来的核心要义 / 143
13.2 人工智能:孤独症诊断的智能助力 / 147
13.3 社会认知:构建包容的支持环境 / 149
后记 / 154
致谢 / 157