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中研院新發現「嗅覺和自閉症有關」 靠AI分析！開啟早療新方向
【記者王良博／台北報導】自閉症和神經迴路異常異常有關，中研院生物研究所特聘研究員薛一蘋與資訊科學研究所副研究員王建堯團隊，在國科會與中研院支持下，透過AI分析自閉症小鼠的腦迴路異常之處，發現「嗅覺皮質」和自閉症有關，可應用於自閉症早療加入嗅覺刺激，此研究成果也刊登在知名期刊 《分子精神病學》（Molecular Psychiatry）。
國科會今（15）日舉行學術成果記者會，介紹這項嗅覺與自閉症關聯的研究。
薛一蘋說，自閉症在美國盛行率達3.2％，台灣也達1％，症狀包含社交能力異常、缺乏變通能力、具有重複性行為、感覺異常等，而自閉症成因則包含基因突變以及環境因素，造成神經迴路異常，其中，基因突變是主要因素。
她也回顧，2014年她發表一篇和自閉症有關的研究，有同事和她聊起自己的孫子也是自閉症，還連帶有嗅覺異常，引發她研究嗅覺與自閉症關聯的興趣。
對於這項研究的內容，薛一蘋表示，全腦神經迴路複雜，需要快速且精確的全腦分析技術，才能了解是否有迴路異常，為解決這個難題，團隊歷時7年，建立全腦自動腦區校正定量分析（Brain Mapping with Auto-ROI correction, BM-auto）系統，由鼠腦樣本處理至全腦螢光影像掃描並定量，同時搭配特殊螢光標定技術，可迅速分析全鼠腦神經細胞軸突投射和神經細胞活性，了解全腦迴路的狀況。
薛一蘋說，團隊利用過去5年累積蒐集的數據資料，將BM-auto系統導入AI深度學習技術，建構自動化的腦區辨識系統，快速精準地分析每隻鼠腦的500多個腦區，獲取可靠的數據。
透過BM-auto系統，薛一蘋的團隊完成3種具代表性的自閉症小鼠全腦螢光影像定量分析，並連結及比對美國艾倫腦科學研究所（Allen Institute for Brain Science）建構的正常小鼠資料庫，繪製3種自閉症小鼠全腦連結體的異常之處，發現3種自閉症小鼠有共同病灶，也就是「嗅覺皮質」的特定投射神經細胞顯著下降。
薛一蘋進一步說明，3種自閉症小鼠仍保有嗅覺感應能力，能聞到各種氣味，但卻失去「分辨氣味異同」的辨別力，導致嗅覺辨別障礙，另外，團隊透過化學遺傳方法抑制正常小鼠嗅覺皮質的神經細胞活性，小鼠隨即變得不愛社交、具有自閉症傾向。
不僅如此，研究團隊也分析嗅覺皮質和其他腦區之間的「功能性連結」，發現自閉症小鼠的「腦區連結」有弱化的現象，特別是給予小鼠特定氣味刺激時，自閉症小鼠各個腦區的神經活性，普遍較正常小鼠低，顯示自閉症小鼠嗅覺皮質的異常，不僅影響嗅覺功能，連帶影響與其他腦區之間的訊息傳遞與連結。
針對研究成果可以如何應用，薛一蘋指出，目前自閉症的早療，重視觸覺、體感的刺激，但聽覺、嗅覺訓練比較缺乏，既然研究發現嗅覺皮質和自閉症有關，應該考慮把嗅覺訓練，放入自閉症的感官治療當中，有機會對患者有幫助。
她也提到，團隊所建立的BM-auto系統是此研究的一大亮點，突破傳統全腦影像處理的瓶頸，能夠快速且精準地分析全腦，未來也能應用於研究其他神經性疾病。
