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长，结果说明______________。

（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______________。

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：________________________________。

Answer

异养厌氧型 互利共生 罗伊氏乳杆菌可增强自闭症小鼠的社交行为

1组

2组

3组

4组

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） 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】

实验设计的原则：对照原则、单一变量的原则；根据实验目的，分析出实验的自变量、因变量和无关变量，科学合理控制变量，根据实验目的推测实验现象；分析题图获取有效信息，根据有效信息和实验目的进行推理、回答问题，找出内在的联系。

（1）罗伊氏乳杆菌是哺乳动物肠道中的一种微生物，根据其生活环境推测罗伊氏乳杆菌的代谢类型为异氧厌氧型，因其具有助消化、保护肠粘膜等作用，显然该微生物对宿主是有益处的，因此罗伊氏乳杆菌和宿主形成了互利共生关系。

（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。据此推测自闭症的产生可能与肠道内罗伊氏乳杆菌的数量减少有关，为了探究推测结果是否正确，研究者给自闭症小鼠喂食一定剂量的罗伊氏乳杆菌后，然后检测鼠与同伴鼠、空笼子的相处时间，同时给没有喂食罗伊氏乳杆菌的自闭症小鼠和野生正常鼠进行比较，根据图2结果可以看出检测鼠与同伴鼠相处时间比与空笼子的长，据此可得出结论，罗伊氏乳杆菌可增强自闭症小鼠的社交行为，或者罗伊氏乳杆菌能缓解自闭症。

（3）为了证明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。根据实验目的可知实验的自变量为是否给自闭症小鼠喂食罗伊氏乳杆菌，和喂食后是否能通过迷走神经发挥作用，即是否切断迷走神经，因变量是自闭症是否恢复，因此实验中表格空白处填写如下

1组

2组

3组

4组

自闭症小鼠

＋

＋

异常

（4）题意显示，催产素增多能缓解自闭症，结合之前的分析，需要谈及催产素与罗伊氏乳杆菌之间的关系。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。图3结果显示用罗伊氏乳杆菌喂食自闭症小鼠后，检测到其下丘脑相关区域表达催产素的神经元的数量增加，因此可知自闭症小鼠下丘脑表达催产素的神经元数量减少，而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）显然可推测罗伊氏乳杆菌能促进自闭症小鼠体内催产素的分泌量增加，进而缓解自闭症。

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，根据图4结果可知催产素可改善（切断迷走神经的）自闭症小鼠的社交行为。

（5）通过上述研究可知罗伊氏乳杆菌发挥作用既涉及神经调节也涉及了体液调节，据此可推测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均有关，据此可将罗伊氏乳杆菌参与的调节过程表示如下：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。对脑干中的“奖赏中心”神经元的刺激能够刺激社交行为的出现。