神经发育障碍假说认为,精神分裂症源于早期的脑损伤。临床上,精神分裂症发病于青壮年,有可能是由于早期大脑损伤的部位与正常发育的中枢神经系统之间的相互作用所产生的。大脑发育尚不成熟而遭遇损伤的情况下,受损伤部位将在以后的发育中改变与大脑其他部位的结合方式,而产生异常的神经联络,这种异常在大脑发育成熟时便表现出来。
(一)对新生动物的脑部损毁
【造模机制】用一系列方法对新生大鼠或非人灵长类某些特定脑区损毁,主要是破坏海马发育,从而破坏海马参与的广泛的皮质和皮质下神经环路。这些损伤包括直接投射到前额叶皮质的海马区域(如腹侧海马和腹侧下托),这些部位均与精神分裂症的发病密切相关。
【模型特点】仔大鼠腹侧海马毁损模型因海马的兴奋毒性的毁损,而导致成年大鼠在神经递质和行为方面发生改变,如社会性接触行为减少、工作记忆障碍、对应激性刺激的过多动作和刻板行为的增加。
【模型评估和应用】幼年大鼠腹侧海马毁损在前额叶皮层产生了一系列的病理性改变,如,乙酰天冬氨酸水平的下降、应激诱发多巴胺(DA)释放下降、谷氨酸转运体EAAC1皮层表达的减少、γ-氨基丁酸(gamma-amino butyric acid,GABA)合成酶减少、谷氨酸脱羧酶的减少、脑源性神经营养因子(BDNF)的减少及某些基因转录因子的改变等。这些证据综合表明,幼年鼠腹侧海马毁损导致皮层 DA-谷氨酸-GABA相互作用的改变,而这些改变同样表现在精神分裂症患者身上。同时,许多抗精神分裂症药物逆转了幼年大鼠腹侧海马毁损后在成年产生的病理生理改变。总之,幼年大鼠腹侧海马毁损模型能够诱发与精神分裂症症状相类似的障碍,在一定程度上验证了精神分裂症神经发育障碍的假说。
(二)眙儿期病毒感染和营养不良
【造模机制】给怀孕小鼠接种流感病毒,发现部分病毒亚型子代体细胞排列紊乱。这种发育的缺陷与精神分裂症患者中发现的海马结构异常相似。另外有报道表明.精神分裂症还与某些产科并发症有关,如妊娠期间严重的营养不良和酗酒等。
【模型特点】怀孕9天的小鼠感染人型流感病毒后,子代大脑新皮层变薄,Reelin免疫反应性明显降低。而精神分裂症患者脑区的Reelin表达亦是降低的,支持了流感病毒感染可能是精神分裂症的一个病因。另外,剥夺小鼠母孕期蛋白质,会使得子代大脑发育发生了严重的永久性改变。营养不良影响了神经元的发生、迁移和分化,破坏了神经环路的形成和神经递质传递系统,最后导致认知功能和学习能力下降。因此,此模型也在一定程度上模仿了精神分裂症的某些特征。
【模型评估和应用】相比于精神分裂症,营养不良动物模型引起的大脑形态方面的改变更为严重和广泛,引起的异常行为也缺乏一致性。推测可能是因为营养不良对大脑的影响有很大程度的变异性,受多种因素调控,因而此模型只控制了其中小部分因素。
(三)神经元发育异常
【造模机制】对精神分裂症患者尸检研究显示,皮质神经元结构异常可能起源于发育的异常。
【造模方法】动物妊娠期间接受X线的照射;子宫内暴露于有丝分裂的毒素,从而破坏大量分裂中的神经元;全身给予NO合酶抑制剂,干扰神经元成熟和突触形成。
【模型特点】经处理后的模型动物在大脑结构上表现出一系列的形态学变化,特别是海马、前额叶和内嗅区皮质。同时也出现了异常行为,如活动增多、刻板行为、认识受损、前脉冲抑制和潜伏抑制缺失及电生理改变等。一氧化氮合酶抑制剂对雄性大鼠有影响,表现为苯丙胺的敏感性增高、前脉冲抑制紊乱,而雌性大鼠不受影响。
【模型评估和应用】这类特殊技术的使用,主要以破坏胎大鼠的大脑神经元再生为目的。