Sci Adv：中国科学院遗传发育所张永清/北京大学韩世辉团队报道孤独症突变犬模型面孔加工异常的神经机制

非典型面部处理是自闭症谱系障碍（ASD）中社会缺陷的神经认知基础，也是该疾病的一个候选认知标志。尽管在ASD中已经确定了数百个风险基因，但目前尚不清楚特定基因的突变是否可能导致类似ASD的非典型面部处理。狗在驯化过程中获得了精湛的面部处理能力，可能成为研究类似ASD非典型面部处理遗传关联的有效动物模型。

2025年4月2日，中国科学院遗传与发育生物学研究所张永清研究员（现任湖北大学教授）团队和北京大学心理与认知学院IDG麦戈文脑科学研究所韩世辉教授课题组合作在Science Advances在线发表题为“Autism-like atypical face processing in Shank3 mutant dogs”的研究论文。该研究发现，与野生型对照组相比，携带Shank3突变的狗表现出对面部的行为和注意力回避。

此外，与野生型对照组相比，Shank3突变体在颞叶皮质上记录的对面部（相对于物体）的特异性神经反应显著减少且延迟。在Shank3突变体中，前额叶/顶叶区域对面部进行物种/品种分类的皮层反应有所减少。本研究关于携带Shank3突变的狗的非典型面部处理的发现，为研究ASD的机制和治疗方法提供了一个有用的动物模型。

自闭症谱系障碍（ASD）是一组神经发育障碍，表现为社交互动受损和重复行为。ASD中社交功能障碍的一个关键认知基础是非典型面部处理，其特点为面部识别困难、避免与他人眼神接触以及参与面部处理的神经网络结构和功能受损。ASD具有高度遗传性，已发现数百个风险基因。同样，面部认知和面部偏好也被证实具有遗传基础。然而，特定风险基因的突变是否会导致ASD样非典型面部处理，目前仍不清楚。

鉴于在ASD患者中发现SHANK3基因突变的重复性研究结果，已创建该基因突变动物模型以检查ASD中潜在的社交障碍。Shank3基因突变的小鼠模型显示出社交动机、社交识别和社交沟通方面的缺陷。SHANK3突变猴也表现出社交互动受损和重复行为增加。然而，这些动物模型均未能重现ASD患者的非典型面部处理，限制了作者对面部处理中异常神经认知机制的遗传联系的理解。具体而言，啮齿类动物在社交互动中主要依赖嗅觉和触须感官信息，而非视觉（面部）信息。

避近测试的图解（图片源自Science Advances）

本研究探讨了使用CRISPR-Cas9编辑技术生成的Shank3突变犬是否会在面部处理方面表现出ASD样缺陷。家犬（Canis familiaris）与同类和人类进行亲密且复杂的社交互动。它们能够读取关于个体人类身份的面部信息（即熟悉与不熟悉的面孔），并根据人类社交线索调节其行为。犬类在与人类互动时会表现出眼神接触和目光追随行为。它们在颞叶和顶叶皮层对面部与物体以及对同类与人类面部的反应也显示出不同的神经反应。这些发现表明，犬类可作为研究面部处理的潜在动物模型。

最近的研究揭示了Shank3突变犬中社交行为缺陷和异常听觉反应，这些犬表达了降低水平的Shank3亚型。在本研究中，作者分析了多模态测量，包括行为、眼动追踪和电皮层图（ECoG）测量，以检查Shank3突变犬中可能存在的面部处理缺陷。作者改编了人类面部感知研究中的实验范式，以定量比较野生型（WT）和Shank3突变犬对面部刺激的行为偏好、眼球注视模式和ECoG信号。对面部与非面部物体的感知辨别以及对不同物种或品种面部的辨别是面部处理的两个不同层次，在人类和犬类中均涉及不同的神经回路。因此，作者通过分析行为、眼球注视和ECoG数据，研究了犬类Shank3突变是否以及如何影响这两个层次的面部处理。作者的研究结果为Shank3突变犬中ASD样非典型面部处理提供了一致证据，这些犬类为理解ASD的神经认知机制和开发该疾病干预措施提供了有效的动物模型。

原文链接：

https://doi.org/10.1126/sciadv.adu3793