孤独症谱系障碍（Autism spectrum disorder, ASD，简称孤独症）是一类常见的神经发育疾病，其核心特征包括社交障碍和重复刻板行为。人类的社交离不开对面孔信息的准确加工，面孔加工异常被认为是孤独症社交障碍的神经认知基础。然而，由于没有合适的动物模型，我们对孤独症的面孔加工障碍理解甚少。尽管已鉴定出近百个孤独症高风险基因，但目前尚不清楚某个特定基因突变是否会导致类似孤独症患者的面孔加工异常。
近日，在前期成功构建孤独症家犬模型的基础上（Tian et al., Molecular Psychiatry, 2023; doi: 10.1038/s41380-023-02276-9），中国科学院遗传与发育生物学研究所张永清研究员（现任湖北大学教授）团队和北京大学心理与认知学院IDG麦戈文脑科学研究所韩世辉教授课题组4月3日在Science子刊Science Advances 发表了题为“Autism-like atypical face processing in Shank3 mutant dogs”的研究论文（DOI: 10.1126/sciadv.adu3793）。该研究发现携带Shank3基因（SHANK3是孤独症的高风险基因之一）突变的比格犬表现出类似孤独症患者的面孔加工异常，这为研究面孔加工的神经机制和干预方案提供了宝贵的动物模型。
家犬在长期家养驯化过程中获得了卓越的面孔认知能力，因而是研究面孔加工的理想动物模型之一。研究团队通过面孔偏好的行为实验，眼动追踪实验以及皮层脑电记录等技术手段，从基本的面孔识别加工和面孔分类加工两个方面探究了Shank3突变犬的面孔认知异常。研究发现Shank3突变犬在面孔偏好的行为任务中（face vs house）表现出对面孔的回避行为，对同类面孔的偏好受损（dog vs human/chimpanzee, beagle vs husky）。眼动追踪的实验结果进一步支持了异常的行为偏好。皮层脑电记录分析表明，Shank3突变犬颞叶皮层对面孔刺激（相对于物体）的特异性的神经反应显著的降低和延迟。而前额叶/顶叶皮层的脑电信号分析表明Shank3突变犬缺失了对面孔分类加工的能力。上述研究结果与团队最近发表的另一个工作即突变体对眼睛的注视明显减少相互支撑（Li et al., Molecular Psychiatry, 2025; doi: 10.1038/s41380-025-02965-7）。该研究为揭示Shank3基因突变导致孤独症样面孔认知缺陷继而导致社交障碍提供了实验证据，也为未来阐明孤独症的遗传和神经机制提供了不可或缺的实验体系。
中国科学院遗传与发育生物学研究所的博士生袁思琦为该论文的第一作者，中国科学院遗传与发育生物学研究所张永清研究员与北京大学心理与认知学院IDG麦戈文脑科学研究所韩世辉教授为共同通讯作者。英国林肯大学的郭昆教授，美国耶鲁大学的姜永辉教授和北京大学的易莉教授也对该研究做出了重要贡献。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、昆明春城计划以及武汉市科技局项目的资助。
图1：Shank3突变犬偏好房子，而野生型犬偏好面孔；野生型犬偏好同类面孔，而突变犬没有这种偏好
图2：眼动分析表明Shank3突变犬对面孔的注视时间和注视次数减少
图3：Shank3突变犬对面孔特异的神经响应（N1: 100 ms左右）延迟和减弱
