贝勒医学院的研究人员发现了一种此前未被识别的机制，通过该机制，遗传性钙通道突变会破坏早期大脑发育，并使儿童易患癫痫及相关的认知障碍。这项发表在《神经元》期刊上的研究，揭示了微小的基因改变如何在癫痫发作前很久就改变了大脑回路。
这项在贝勒医学院蓝鸟圈发育神经遗传学实验室进行的研究，聚焦于P/Q型钙通道的突变。P/Q型钙通道是大脑中神经递质释放的关键调节因子。已知这种突变与儿童癫痫有关，但它如何影响早期发育中的神经回路，目前尚不完全清楚。
研究生萨曼莎·汤普森和贝勒医学院神经学助理教授缪青龙博士利用小鼠模型模拟儿童失神癫痫，成功追踪了单个钙通道突变如何影响基因通路。
儿童失神癫痫的特征是，由连接丘脑和大脑皮层的丘脑皮层回路产生的异常皮层棘波放电，该回路调节意识、注意力和感觉处理。
“虽然P/Q型钙通道的功能缺失突变会损害神经递质释放，但我们惊讶地发现，它们也增加了丘脑的兴奋性。”神经学助理教授缪青龙博士表示。
研究团队发现，这种突变显著增加了两种下游促癫痫基因的表达，这两种基因此前已被认为与儿童失神癫痫有关。出乎意料的是，改变的钙通道还激活了大脑中一个主要的生长信号通路——Wnt信号，导致丘脑中继神经元过度增殖，这些细胞对于调节意识和感觉处理至关重要。
“引人注目的是，这种神经元激增在出生前就开始了，这表明该疾病的起源比儿童期癫痫发作所显示的时间要早得多。”汤普森说，“这些发现突出了一个在癫痫研究中长期被忽视的产前发育脆弱窗口。”
作者认为，两条癫痫相关基因通路同时失调，可能有助于解释为什么许多儿童对标准的单一抗癫痫药物治疗反应不佳。
“这些见解为更早期的诊断和更具针对性的疗法打开了大门。”蓝鸟圈发育神经遗传学实验室主任杰弗里·诺埃贝尔斯博士解释道，“理解这些通路如何相互作用并精确定位正确的靶点，可能会改变我们治疗儿童癫痫中的癫痫发作和注意力缺陷的方式。”
“这些发现表明，遗传性离子通道突变不仅影响电信号传导，还会重塑大脑回路的发育轨迹。”诺埃贝尔斯说。
这一发现为更早的检测和开发靶向疗法开辟了新途径，这些疗法旨在同时针对神经兴奋性和发育信号通路，有望在未来改善受癫痫及相关神经发育障碍影响的儿童的治疗效果。
参与这项研究的其他研究人员包括贝勒医学院发育神经遗传学实验室的阿尼卡·索尼格。
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