西蒙斯中心的协作方法推动了麻省理工学院及其他地区的自闭症研究

麻省理工学院西蒙斯社会大脑中心成功的秘诀就在于这个名字。SCSB 的创始理念是“协作和社区”，为波士顿地区十几家研究机构的数十名科学家提供了支持，SCSB 通过固有的社交性来推进研究。

SCSB的使命是“了解社会认知和行为背后的神经机制，并将这些知识转化为更好的自闭症谱系障碍诊断和治疗。2012年，当主任Mriganka Sur与吉姆和玛丽莲·西蒙斯（Jim and Marilyn Simons）的西蒙斯基金会自闭症研究计划（SFARI）合作创立该中心时，他设想了一种不同的方式来实现急需的研究进展，而不是传统的方法，即资助单个实验室的孤立项目。Sur 希望 SCSB 的贡献超越论文，尽管它已经产生了大约 350 篇论文，而且还在不断增加。他寻求在麻省理工学院及其他地区创建一个持续的、参与的自闭症研究社区。

“当你遇到一个非常大的问题时，它跨越了这么多问题——临床表现、基因以及介于两者之间的一切——你必须努力应对多种规模的调查，”麻省理工学院大脑与认知科学系（BCS）和皮考尔学习与记忆研究所的牛顿神经科学教授苏尔说。“这不能由一个人或一个实验室来解决。我们需要跨越多个实验室和多种思维方式。这就是我们的愿景。

在丰富的公共座谈会、午餐会和特别活动的同时，SCSB以两种计划方式促进了多视角、多尺度的研究合作。有针对性的项目资助具有互补专业知识的多学科科学家团队，以共同解决紧迫的科学问题。同时，该中心为博士后西蒙斯研究员提供两位导师，确保思想和方法的进一步交叉授粉。

互补性协作

在11年中，SCSB资助了9个有针对性的项目。从设计上讲，每一个都涉及对一个既具有根本重要性又具有临床相关性的重大问题的深入和多方面的探索。例如，早在 2013 年，第一个项目就召集了横跨 BCS、生物学系和怀特黑德生物医学研究所的三个实验室，以推进对 Shank3 基因突变如何导致 Phelan-McDermid 综合征病理生理学的理解，通过从单个神经连接到整个神经元再到回路和行为的跨尺度工作。

其他过去的项目已经将类似的集成，多尺度方法应用于主题，从16p11.2基因缺失如何改变大脑回路和认知的发展，到丘脑网状核在睡眠和清醒期间信息流中的关键作用。另外两项对认知功能进行了深入研究：我们如何从听到一串单词到理解句子的预期含义，以及预测社会和感官刺激时缺陷的神经和行为相关性。另一个项目为开发用于自闭症研究的新动物模型奠定了基础。

西蒙斯基金会自闭症和神经科学执行副总裁凯尔西·马丁（Kelsey Martin）说，SFARI对SCSB的团队科学方法感到特别兴奋。“我对 SCSB 的协作精神感到高兴，”Martin 说。“很高兴看到并了解该中心赞助的以团队为中心的多学科合作。”

新项目

去年，SCSB启动了三个新的目标项目。一个团队正在调查为什么许多自闭症患者会经历感官超负荷，并正在测试潜在的干预措施。科学家们假设，患者在过滤掉神经典型人群预测可以安全忽略的世俗刺激方面存在缺陷。研究表明，预测过滤器依赖于来自大脑皮层深层的相对低频的“α/β”大脑节律，从而调节处理感觉信息的表层中较高频率的“γ”节律。

波士顿儿童医院（BCH）儿科教授查尔斯·尼尔森（Charles Nelson）和BCS教职员工鲍勃·德西蒙（Bob Desimone）的实验室，多丽丝和唐·伯基（Doris and Don Berkey）教授，以及皮考尔教授厄尔·米勒（Earl K. Miller）一起，在麻省理工学院的两种不同的动物模型和BCH的人类志愿者中测试了这一假设。在动物身上，他们还将尝试米勒实验室发明的一种新的实时反馈系统，该系统可以潜在地纠正大脑中这些节律的平衡。在用Shank3突变改造的动物模型中，Desimone的实验室也将测试一种基因疗法。

“我们谁都无法独自完成这个项目的所有方面，”皮考尔研究所的研究员米勒说。“这只能是因为我们三个人一起工作，使用不同的方法。

Desimone说，从一开始，与BCH的Nelson团队的密切合作就至关重要。为了确保他和米勒在动物身上的测量结果和尼尔森在人类身上的测量结果尽可能具有可比性，他们严格协调了他们的研究方案。

“如果我们没有这个联合资助，我们会选择一组与查克完全不同的随机参数，因此结果不会具有可比性。很难将它们联系起来，“Desimone说，他也是麻省理工学院麦戈文脑研究所的负责人。“这是一个孤立运行的实验室无法完成的项目。”

另一个有针对性的项目汇集了七个实验室的联盟——六个位于 BCS（Evelina Fedorenko、Edward Gibson、Nancy Kanwisher 教授、Roger Levy、Rebecca Saxe 和 Joshua Tenenbaum 教授）和一个达特茅斯学院（Caroline Robertson）教授——对对话交流的认知、神经和计算基础进行协同研究。该研究将整合神经典型成人和儿童以及自闭症患者会话能力的语言和非语言方面。

Fedorenko说，这个项目建立在她与Kanwisher一起领导的早期语言Targeted Project的进步和合作之上。

“我们开始追求的许多方向仍然是我们实验室的积极方向。但最重要的是，这真的很有趣，让 PI [主要研究人员] 比我们平时有更多的互动，并探索令人兴奋的跨学科问题，“Fedorenko 说。“当Mriganka在项目完成几年后找到我，询问可能的新目标项目时，我抓住了这个机会。”

吉布森和罗伯逊正在研究人们如何调整对话，不仅在话语的内容和形式上，而且在眼神交流上。Fedorenko 和 Kanwisher 将利用 fMRI 来发现大脑皮层对话网络的关键组成部分。Saxe 将使用新型 MRI 技术检查幼儿会话能力的发展。Levy和Tenenbaum将补充这些努力，以改进语言处理和对话的计算模型。

最新的目标项目认为，可以利用免疫系统来帮助治疗自闭症的行为症状。四个实验室 – 三个在BCS，一个在哈佛医学院（HMS） – 将研究外周免疫细胞向大脑传递潜在治疗性细胞因子的机制。麻省理工学院副教授Gloria Choi和HMS副教授Jun Huh的一项研究表明，当IL-17a到达小鼠皮层区域的兴奋性神经元时，它可以平息与社交和重复行为症状相关的回路中的多动症。免疫学家Huh将研究IL-17a如何从外周进入大脑，而Choi将研究它如何产生神经学影响。Sur 和麻省理工学院副教授 Myriam Heiman 将对将神经回路与大脑循环系统连接起来的细胞类型进行研究。

“令人惊讶的是，我们有一个核心科学家致力于非常不同的事情，共同解决这个共同目标，”Choi说。“我真的很重视这一点。”

多位导师

SCSB的“目标项目”将实验室与研究相结合，而该中心的西蒙斯奖学金则将实验室与年轻研究人员统一起来，不仅提供资金，还提供一对导师和实验室之间的自由互动。Sur 说，研究员还有机会通过访问自闭症患者来告知和启发他们的基础研究。

“SCSB博士后计划在确保各种杰出科学家在培训期间接触自闭症研究方面发挥着关键作用，为该领域提供了新的人才和创造力，”西蒙斯基金会的马丁补充道。

西蒙斯研究员称赞额外指导提供的额外机会。博士后亚历克斯·梅杰（Alex Major）是米勒实验室的西蒙斯研究员，也是波士顿大学数学教授南希·科佩尔（Nancy Kopell）的研究员，她以对米勒实验室实验研究的脑电波现象进行建模而闻名。

“双重导师制结构是奖学金的一个非常有用的方面，”梅杰说。“这既是一个与另一位PI建立联系的机会，也提供了不同神经科学子领域的经验。”

米勒说，共同指导不仅扩大了学员的视野和能力，还扩大了导师及其实验室的视野和能力。“合作是21世纪的神经科学，”米勒说。“我们对大脑的一些研究已经变得过于庞大和全面，无法仅仅封装在一个实验室中。其中一些大问题需要多种方法和多种技术。

Desimone 最近与 BCS 和 McGovern 的同事 Mehrdad Jazayeri 共同指导了 Seng Bum （Michael Yoo） 在一个研究动物如何通过观察他人来学习的项目中，他对此表示同意。

“我们经常听到博士后说，他们希望自己有两位导师，只是为了获得另一种观点，”Desimone说。“这是一件非常好的事情，这是教职员工了解其他教职员工及其博士后在做什么的一种方式。

事实上，西蒙斯中心的模型表明，当研究是协作和社交的时，它可以非常成功。