Question

自闭症是神经发育障碍性疾病，主要特征为社交障碍、语言交流障碍等。研究者研究了罗伊氏乳杆菌对自闭症模型小鼠社交行为的影响，为自闭症的治疗提供新思路。

（1）罗伊氏乳杆菌是哺乳动物肠道中的一种微生物，其代谢类型为__________，因其具有助消化、保护肠粘膜等作用，从而和宿主形成了__________关系。

（2）研究发现，自闭症小鼠肠道中罗伊氏乳杆菌的数量显著低于野生型小鼠。研究者给自闭症小鼠喂食一定剂量的罗伊氏乳杆菌后，用图1装置检测其社交行为（将被检测的小鼠置于空笼子和不能移动的同伴鼠之间，一段时间内分别记录检测鼠与同伴鼠、空笼子的相处时间），结果如图2。

野生型小鼠社交行为正常，据结果可知，表现为检测鼠与同伴鼠相处时间比与空笼子的__________；罗伊氏乳杆菌可__________自闭症小鼠的社交行为。

（3）研究者通过如下实验证实：罗伊氏乳杆菌通过迷走神经（支配内脏感觉和运动的脑神经）影响小鼠社交行为。请补充实验方案和相应的结果。

组别	1组	2组	3组	4组
实验材料	野生型小鼠	_______	自闭症小鼠	自闭症小鼠
实验处理	喂食罗伊氏乳杆菌	－	－	______	_______
切断迷走神经中的传入（感觉）神经	－	－	－	＋
结果	小鼠社交行为	正常	异常	恢复	_______

注：“＋”表示施加处理，“－”表示未施加处理

（4）研究表明，小鼠的社交行为受催产素的影响。催产素是下丘脑合成的一种肽类激素，会刺激脑干中的“奖赏中心”神经元。研究者做了如下实验：

①用罗伊氏乳杆菌喂食自闭症小鼠，检测其下丘脑相关区域表达催产素的神经元的数量，结果如图3。据图3可知__________；研究者检测下丘脑相关区域全部神经元数量的目的是__________。

②对切断迷走神经的自闭症小鼠施加催产素，检测其社交行为，结果如图4。图4结果说明催产素__________。

（5）综合上述研究，罗伊氏乳杆菌发挥作用的过程与自闭症小鼠的__________调节有关，请用文字和“→”简述罗伊氏乳杆菌对自闭症小鼠社交行为的作用路径：罗伊氏乳杆菌→__________→自闭症小鼠的社交行为。

Answer

异养厌氧型 互利共生 长 恢复（改善、增强） 自闭症小鼠 ＋ ＋ 异常 自闭症小鼠下丘脑表达催产素的神经元数量减少，罗伊氏乳杆菌可使自闭症小鼠下丘脑表达催产素的神经元数量恢复（增加） 研究表达催产素神经元的数量变化与检测区域全部神经元数量变化的关系（说明表达催产素神经元的数量变化不是由检测区域全部神经元数量变化导致的） 可改善（切断迷走神经的）自闭症小鼠的社交行为 神经调节和体液 迷走神经（传入神经）→下丘脑产生催产素→脑干中的“奖赏中心”神经元

【解析】

本题以“研究罗伊氏乳杆菌对自闭症模型小鼠社交行为的影响”的一系列实验为情境，考查学生对神经调节等相关知识的识记和理解能力，以及对实验的设计能力、能对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。

(1) 哺乳动物的肠道中缺少氧气，但富含有机物，因此罗伊氏乳杆菌的代谢类型为异养厌氧型。因其具有助消化、保护肠粘膜等作用，从而和宿主形成了互利共生关系。

(2) 已知野生型小鼠社交行为正常。图2显示：野生型小鼠与空笼子相处时间远远低于与同伴鼠相处时间；在喂食罗伊氏乳杆菌之前，自闭症小鼠与空笼子和与同伴鼠相处时间均相同，在喂食罗伊氏乳杆菌之后，自闭症小鼠与空笼子相处时间明显缩短但高于野生型小鼠，与同伴鼠相处时间明显延长且超过了野生型小鼠，即表现为检测鼠（自闭症小鼠）与同伴鼠相处时间比与空笼子的长，进而说明罗伊氏乳杆菌可恢复（改善、增强）自闭症小鼠的社交行为。

(3) 依题意和表中信息可知：该实验研究的是罗伊氏乳杆菌通过迷走神经（支配内脏感觉和运动的脑神经）对小鼠社交行为的影响。1组和2组的自变量应是小鼠的种类，二者对照的目的是研究小鼠的社交行为是否正常，结果2组小鼠的社交行为异常，所以2组的实验材料应为自闭症小鼠；3组和4组的自变量为是否切断迷走神经中的传入（感觉）神经，而喂食的罗伊氏乳杆菌属于无关变量，因此3组和4组的小鼠都应喂食罗伊氏乳杆菌。因该实验证实了罗伊氏乳杆菌通过迷走神经影响小鼠社交行为，所以切断4组自闭症小鼠的迷走神经中的传入（感觉）神经，即使喂食罗伊氏乳杆菌，4组自闭症小鼠的社交行为也不能恢复，仍然异常。

(4) ①图3显示：“自闭症小鼠＋罗伊氏乳杆菌”组的下丘脑表达催产素的神经元数量最多，而“自闭症小鼠”组的下丘脑表达催产素的神经元数量最少，据此可知：自闭症小鼠下丘脑表达催产素的神经元数量减少，罗伊氏乳杆菌可使自闭症小鼠下丘脑表达催产素的神经元数量恢复（增加）。由图3显示的绿色荧光区域、红色荧光区域、红色与绿色荧光叠加的区域的大小可推知：研究者检测下丘脑相关区域全部神经元数量的目的是研究表达催产素神经元的数量变化与检测区域全部神经元数量变化的关系，说明表达催产素神经元的数量变化不是由检测区域全部神经元数量变化导致的。②分析图4可知：与对照组相比，对切断迷走神经的自闭症小鼠施加催产素后，自闭症小鼠与空笼子相处时间明显缩短，与同伴鼠相处时间明显延长，说明催产素可改善（切断迷走神经的）自闭症小鼠的社交行为。

(5) 上述研究表明，罗伊氏乳杆菌既可通过迷走神经影响小鼠社交行为，也可通过提高下丘脑表达催产素的神经元数量间接提高催产素的分泌量，进而影响小鼠的社交行为。可见，罗伊氏乳杆菌发挥作用的过程与自闭症小鼠的神经调节和体液调节有关。罗伊氏乳杆菌对自闭症小鼠社交行为的作用路径为：罗伊氏乳杆菌→迷走神经（传入神经）→下丘脑产生催产素→脑干中的“奖赏中心”神经元→自闭症小鼠的社交行为。