威廉姆斯-伯伦综合征（Williams-Beuren syndrome, WBS）是一种罕见的疾病，会导致神经认知和发育方面的缺陷。然而，音乐和听觉能力在WBS患者身上得到了保留，甚至增强。在一项新的研究中，来自美国圣犹大儿童研究医院的研究人员在这种疾病的模型中发现了这种能力的机制。相关研究结果于2022年9月23日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Innate frequency-discrimination hyperacuity in Williams-Beuren syndrome mice”。
了解是什么导致了WBS患者的卓越听觉能力，除了帮助推进对声音分辨能力的研究外，还可能为治疗该疾病提供一种靶标。WBS提供了对增强听觉能力的机制的深入了解。例如，一些WBS患者拥有完美的音调，也就是在没有参考指南的情况下区分音符或音频的能力。
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论文通讯作者、圣犹大儿童研究医院发育神经生物学系的Stanislav Zakharenko博士说，“WBS之所以在神经发育障碍中更为人所关注，是因为患有这种疾病的儿童，尽管有严重的学习障碍，但与普通人群中的儿童相比，他们中有更多的人具有优越的音乐和语言能力。我们对此很感兴趣，想知道更多关于一种由27个基因缺失引起的疾病如何可能帮助患者获得比正常人更好的听觉处理能力。”
听觉皮层中兴奋的神经元
WBS的小鼠模型对声音频率的辨别能力增强。这些小鼠在听觉皮层中的频率编码也有改善，听觉皮层是大脑中处理声音的部分。这些作者发现，辨别声音频率的能力增强是由听觉皮层中过度兴奋的中间神经元引起的。
图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.08.022。
为了了解WBS患者听觉能力增强的细胞生物学基础，这些作者进行了RNA测序（RNAseq）实验。这些数据使得他们发现了一种叫做VIPR1的神经肽受体，它在WBS患者的听觉皮层中的表达减少了。在大脑类器官中也发现了VIPR1的减少，其中大脑类器官是实验室中使用人类诱导性多能干细胞构建出的高级模型。
这些作者发现，转录因子Gtf2ird1（由WBS患者丢失的27个基因之一编码）调节着VIPR1。在听觉皮层中剔除或过度表达VIPR1可以模拟或逆转WBS中观察到的听觉效果。因此，正是Gtf2ird1下调了VIPR1，导致了WBS对听觉能力的影响。
论文第一作者、圣犹大儿童研究医院发育神经生物学系的Christopher Davenport说，“在我们的数据中出现之前，我对VIPR1了解不多，因为与其他神经调节剂或神经递质受体相比，这个受体家族在大脑中的作用没有得到重视。我们的研究结果表明，它们可以强烈地影响信息处理和行为，并且很可能也与其他行为和疾病有关。”
Zakharenko说，“这项新的研究表明，减少神经元过度兴奋可能是通过靶向VIPR1治疗WBS的一种普遍机制。它还为研究音乐性和我们的大脑如何根据WBS模型的这些发现区分声音开辟了新的方向。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1. Christopher M. Davenport et al. Innate frequency-discrimination hyperacuity in Williams-Beuren syndrome mice. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.08.022.
2. Findings explain exceptional auditory abilities in Williams-Beuren syndromehttps://medicalxpress.com/news/2022-09-exceptional-auditory-abilities-williams-beuren-syndrome.html
