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科学家成功解读大脑构建的分子机制

news.PharmNet.com.cn 2018-06-04 生物谷   字号:放大 正常
  医药网6月4日讯 日前,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自伦敦大学国王学院的研究人员通过研究发现了大脑构建的基本过程,这或许能帮助理解诸如自闭症和癫痫症等神经发育障碍背后的分子机制。这项研究中,研究人员回答了长期以来的一项进化上的谜题,即如何在不同物种不同尺寸的大脑中维持不同类型脑细胞之间的精细平衡?
 
 
 图片来源:King's College London
 
  大脑皮层是大脑中最大的区域,其主要负责机体多种高级化功能的展现,比如学习、建议和极化未来行动的能力,大脑皮层中含有两种主要的大脑细胞类型:兴奋型和抑制型神经元细胞,其能被简单地定义为“行动”和“不行动”神经元(no-go neurons)。兴奋型的神经元能够加工处理信息并提供指令告诉其它神经元该做什么,而抑制型的神经元则会限制兴奋型神经元的活性,以便这些神经元无法同时发挥作用,过多的“行动”神经元常常会导致癫痫症发生过程中神经元的过度兴奋,而过多的“不行动”神经元则会诱发大脑的认知问题。
 
  研究人员阐明了,如何通过研究发育中小鼠的大脑组织来实现“行动”和“不行动”神经元之间的准确平衡,在所有哺乳动物中这两类细胞的比率非常相似,这项研究发现或许也适用于人类。
 
  研究者Oscar Marín教授说道,就像自然界许多基本事物一样,我们所发现的过程也是非常重要的,这项研究填补了我们在对大脑如何构建的理解上的一个巨大空白,解释了大脑皮层中兴奋神经元和抑制神经元如何随着哺乳动物的进化一直保持不变,这一过程在促进人类大脑不断扩展方面至关重要。
 
  通过在小鼠胚胎发育期间对其大脑细胞进行操控,研究人员发现,一旦“行动”神经元的数量被建立,“不行动”神经元的数量也会随之调整;研究者Kinga Bercsenyi指出,如果我们把大脑活动想象成为对话,那么神经元为了进行对话就需要被彼此互联,在个体出生后头两周,“不行动”神经元就能够感知其是否处于“单独”状态,如果其无法找到“行动”神经元进行彼此对话的话,这种神经元就会死亡。
 
  研究人员发现,“行动”神经元能通过阻断PTEN蛋白的功能来拯救“不行动”神经元,免于其死亡,编码PTEN蛋白的基因一旦发生突变就会诱发自闭症,这就表明,当PTEN的功能不正常时,就不会有足够的“不行动”神经元死亡,这就会干扰细胞类型之间的平衡,从而促进某些自闭症人群大脑信息处理的问题。
 
  Fong Kuan Wong博士说道,随着我们开始寻找对大脑发育至关重要的生物过程时,我们也发现,干扰这些过程或许是诱发神经发育障碍的基本原因,而理解大脑皮层中不同神经元细胞类型之间的平衡被干扰的分子机制对于后期开发治疗自闭症和癫痫症等疾病的疗法或许至关重要。目前研究人员正在研究调查小鼠大脑中“不行动”神经元水平过高所引发的后果,研究人员想通过后期更为深入的研究来阐明这些神经元数量过高与自闭症等人类疾病发生之间的关联。
 
  原始出处:
 
  Fong Kuan Wong, Kinga Bercsenyi, Varun Sreenivasan,et al.Pyramidal cell regulation of interneuron survival sculpts cortical networks.Naturevolume 557, pages 668–673 (2018), doi:10.1038/s41586-018-0139-6
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