Eric Courchesne 设法找到了患小儿麻痹症的一个积极方面：它让他清楚地知道自己长大后要做什么。Courchesne 于 1953 年患上小儿麻痹症，当时他 4 岁。感染导致他的双腿严重萎缩，以至于他无法站立或行走。“我母亲必须带我到处走，”他说。他的父母帮助他学会再次活动脚趾。他们带他去游泳池学习游泳。当他 6 岁时，他们带他去看医生，医生给了他一副金属支架，然后他们帮助他学会用支架蹒跚学步。医生为他的腿做了六次手术，移植了肌肉以增强力量。
Courchesne 11 岁时，支架终于被取下，他的父母耐心地帮助他练习自己行走。“在他们的鼓励下，我继续拥有超出预期的梦想，”他说。他进入了加州大学伯克利分校。有一天，他停下来观看体操队训练，教练让他参加试训。不久，Courchesne 就加入了体操队，并在吊环项目中赢得了美国西部冠军。
当 Courchesne 不参加体操比赛时，他正在学习神经科学。“我亲身体验了一种神经系统疾病，我想帮助其他孩子，”他说。幸运的是，1953 年困扰他的小儿麻痹症疫情是美国最后一次大规模爆发；一种疫苗在很大程度上消除了这种疾病。但到了 20 世纪 80 年代中期，作为加州大学圣地亚哥分校一名新晋的神经科学助理教授，Courchesne 遇到了一位 15 岁的少年，他患有另一种毁灭性的神经系统疾病：自闭症。
当时，Courchesne 正在研究儿童大脑如何对新的信息做出反应。“我遇到了一位研究自闭症儿童的临床心理学家，”他说。“她告诉我：‘自闭症儿童对新奇事物不感兴趣。他们对例行公事感兴趣。’ ” 然而，Courchesne 遇到的这位年轻人表现出更多的范围。起初，他只用简短的回答回应 Courchesne 的问题，“但当我与他进一步交谈时，我发现他拥有丰富的知识，”这位神经科学家回忆道。“他有日历记忆。他只是对社交不感兴趣。”
Courchesne 意识到，自闭症让这个男孩与社交世界隔离开来。“我能看到他的孤独，我能看到他父母的痛苦，”他说。他还看到，男孩的父母拒绝放弃他，就像他的父母当年拒绝放弃他一样。“正如他们所说，就是这样了，”他说。他将自己的整个职业生涯都转向了自闭症研究。
在此后的三十年里，自闭症从鲜为人知变得令人痛苦地熟悉。美国疾病控制与预防中心估计，美国约有 110 名儿童患有自闭症。然而，这种疾病仍然是一个谜。“我研究的每一个转折都在于弄清楚它是如何开始的，”Courchesne 说。他逐渐描绘出自闭症大脑从婴儿期到成年期的图景，并着重于自闭症患者与非自闭症患者之间的关键区别。
Courchesne 发现，在发育过程中，自闭症大脑会爆发出过多的神经元。这听起来可能不是个好消息，意味着自闭症根植于大脑结构的根本性改变，因此没有希望逆转。但 Courchesne 表示，他的发现可能在未来几年带来关键的治疗方法。
早在 Courchesne 开始工作时，一位神经科学家研究自闭症的想法似乎有些奇怪。许多研究人员认为这种疾病是一个心理问题，可能是由糟糕的养育方式造成的。“这是一种中世纪的思维方式，”Courchesne 说。随着时间的推移，他坚信自闭症不仅是一种神经系统疾病，更确切地说是一种发展性疾病，它在神经系统成熟过程中改变了其结构。
科学家们对自闭症大脑进行了一些解剖学研究，但结果模棱两可。即使是正常的大脑在大小和结构上也可能存在巨大差异，因此很难看出自闭症大脑有什么不同之处，如果有的话。为了克服这种困惑，Courchesne 需要研究更大样本的大脑。
1988 年，他找到了自闭症儿童的父母，并征得他们同意，让孩子们躺在 MRI 扫描仪中，以便他能够拍摄他们大脑的高分辨率解剖图像。然后，他使用计算机标记不同脑区的边界并估算它们的体积。受试者年龄跨度很大，从成人到 2 岁的幼儿不等。Courchesne 没有扫描婴儿，但他回顾了病历，查看了他志愿者从出生以来的头围。
Courchesne 希望能找到一些东西，任何东西，能区分出自闭症受试者。“我们不知道可能是什么，也不知道可能在哪里找到，”他说。“我们不知道它是否会在最早的阶段出现，还是在更晚的阶段。一切都是开放的。”
渐渐地，他看到了一个模式。出生时，自闭症儿童的大脑大小正常。但到了一岁时，大多数自闭症儿童的大脑都已远远超出平均水平。成年人平均大脑重 1,375 克，但 Courchesne 遇到一个 3 岁的自闭症男孩，其大脑重量估计为 1,876 克。
MRI 扫描进一步显示，只有大脑的某些部分变大了。额叶前皮层的生长非常显著，这个区域位于眼睛后面，负责语言、决策和其他复杂的思维。Courchesne 还看到了灰质（由密集的神经元簇组成）和连接大脑不同区域的白质的增加。这种神经元爆炸式增长在许多自闭症儿童中持续到 5 岁，然后停止。Courchesne 发现，5 岁以后，自闭症儿童的大脑生长速度减慢，落后于普通儿童。到了青少年时期，一些脑区甚至开始萎缩。
在过去的二十年里，Courchesne 在另外三组大脑扫描中复制了这些结果。他还超越了 MRI，与国家卫生研究院等机构的组织库合作，这些机构储存捐赠的大脑。Courchesne 研究了 2 至 16 岁、大多数死于溺水的 6 名正常儿童和 7 名自闭症儿童的大脑，在显微镜下研究神经元，甚至计数了不同组织样本中的神经元数量。去年 11 月，他报告了初步结果：平均而言，自闭症大脑在某些区域的神经元数量比正常大脑多得多。在额叶前皮层，自闭症儿童的神经元数量比平均水平多 67%。
这些结果为自闭症的起源提供了见解。在怀孕的第二孕期，大脑中神经元的 precursor 会疯狂分裂。然后它们几乎全部停止，远在出生之前。出生后大脑变大，所有发生的就是单个神经元在生长和伸出分支。换句话说，自闭症儿童唯一能获得额外神经元的时间是在他们还在子宫里的时候。“我们确定了一个时间段，”Courchesne 说。
这个时间段排除了旧的“坏母亲”自闭症理论，也排除了疫苗会触发自闭症的说法。Courchesne 怀疑胎儿大脑患自闭症是由于基因和环境影响的结合，这些影响发生在第二孕期，甚至可能包括第三孕期，就在神经元分裂的时候。认为增加自闭症风险的许多基因也参与了细胞分裂，这可能不是巧合。有可能环境影响——也许是一种病毒——会触发这些基因产生过多的神经元。
Courchesne 的研究表明，当自闭症儿童出生时，他们的大脑大小正常，但神经元却异常丰富。在最初的几年里，神经元变大并长出成千上万的分支与其他神经元连接。自闭症大脑中的额外神经元可能与其他神经元建立了大量的额外连接。这种过度连接可能会干扰幼儿语言和社交行为的正常发展。这也解释了 MRI 扫描中观察到的过大脑量。
对 Courchesne 来说，这一发人深省的发现仅仅是个开始。他的初步结果仅基于 13 个大脑，他希望研究更多的大脑，看看这些差异是否成立。他还想弄清楚为什么自闭症大脑早期过度生长之后会生长减缓或停滞。也许过度生长会触发大脑修剪掉多余的连接，而修剪的过度程度与最初的爆发一样。
要获得这些深入的答案可能需要很长时间，但 Courchesne 的发现可能很快就能带来实际的好处。例如，它们表明医生越早诊断出自闭症越好。Courchesne 说：“通过 MRI 扫描以及血液和行为测试，‘有可能在更小的年龄就识别出有风险的婴儿，那时神经回路才刚刚建立。’”
一旦确定了儿童，他们就可以接受治疗，以帮助他们的大脑正常发育。治疗可能采取行为疗法或调节神经元生长方式的药物。最靶向的药物干预可能需要十年或更长时间才能出现。这等待的时间很长——但 Courchesne 知道不要放弃希望。
Carl Zimmer 是一位屡获殊荣的生物学作家，也是《纠缠的银行：进化入门》的作者。他的博客 The Loom 在 DISCOVER 上运行，网址为 blogs.discovermagazine.com/loom。
