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科学家发现大脑干细胞的意外作用

时间:2016-11-24 05:21 浏览:

几十年来,科学家们认为,大脑中的神经元仅在早期发育时期生成,并且无法补充。然而,最近他们发现,这些细胞具有分裂能力,并能在特定大脑区域中变成新的神经元。这些神经前体细胞的功能仍然是一个热点研究领域。美国国立卫生研究院(NIH)的科学家报道称,小鼠嗅觉系统(处理气味的区域)中新形成的脑细胞,对于保持适当的细胞连接起着至关重要的作用。相关研究结果发表在2014年10月8日的《Journal of Neuroscience》杂志。 本文第一作者、NIH国家神经系统疾病和中风研究所(NINDS)的科学家Leonardo Belluscio博士指出:“对于大脑干细胞来说,这是一个令人惊讶的新作用,改变了我们看待它们的方式。” 嗅球(olfactory bulb)位于大脑前部,接收直接来自鼻子关于环境气味的信息。嗅球中的神经元将这些信息进行排序,并将信号转播给大脑的其他部分,这时我们就意识到我们正在经历的气味。嗅觉丧失往往是各种神经性疾病的早期症状,包括阿尔茨海默氏病和帕金森氏综合症。 在一个称为神经发生(neurogenesis)的过程中,成年以后生成的(adult-born)神经前体细胞,是在大脑深处的室下区中产生的,并迁移到嗅球中,它们认为那里是其最终位置。一旦在适当的位置,它们就与现有的细胞形成联系,并被纳入到神经环路中。 研究嗅觉系统的Belluscio博士,与NIH国家精神卫生研究所的神经发生研究员Heather Cameron联手合作,来更好地了解新神经元的连续加入对嗅球的回路结构有何影响。研究人员利用两种特别设计的小鼠类型,能够在成人中特别靶定和消除产生这些新神经元的干细胞,同时保持其他嗅球细胞的完好无损。这一特异性水平在之前并没有得以实现。 在第一组小鼠实验中,Belluscio博士的研究小组首先通过暂时堵塞动物的一个鼻孔,打乱嗅球回路的组织,来阻止嗅觉感官信息进入大脑。他实验室之前的研究表明,这种形式的感官剥夺(sensory deprivation)可使嗅球内某些预测戏剧性地被传播出去,并失去正常条件下表现出的精确连接模式。这些研究还表明,一旦感官剥夺被逆转,这种广泛被中断的环路,就可以自身重新组织,并恢复其原有的精度。 然而,在目前的研究中,Belluscio博士的实验室发现,一旦鼻子是畅通无阻的,如果新的神经元被阻止形成和进入嗅球,那么环路就仍然处于混乱之中。Belluscio博士称:“我们发现,如果没有引入新的神经元,那么系统就无法从破坏的状态中恢复。” 为了进一步探讨这一理念,他的研究小组在没有经历感官剥夺的小鼠中,消除了成年后生成的神经元的形成。他们发现,嗅球组织开始打破,类似于被阻止接受鼻子感觉信息的动物中所看到的模式。他们观察到,干细胞损失的程度和环路中断数量之间存在关联,表明干细胞的更多损伤,可导致嗅球中更大程度的混乱。 根据Belluscio博士介绍,人们普遍认为,成人大脑中的环路是相当稳定的,引入新的神经元会改变现有的环路,从而使其重新组织。他说:“然而,在这种情况下,环路似乎是天生不稳定的,需要经常供应新神经元,不仅是为了在中断后恢复其组织,也是为了保持或稳定其成熟结构。尽管这种嗅球环路中细胞的不断更换,但在正常情况下它的组织并没有改变,这真的相当惊人。” Belluscio及其同事推测,嗅球中的新神经元,可能对于保持或调节系统中的活性依赖变化很重要,这可以帮助动物适应不断变化的环境。 Cameron博士称:“我们非常兴奋地发现,新神经元可影响嗅球中神经元之间的精确联系。因为整个大脑中的新神经元有许多共同的特点,很可能其他区域(如海马体,参与记忆)中的神经发生,也产生类似的连通性变化。” 神经系统疾病和嗅觉系统变化之间关系的根本基础还是未知的,但是可能来源于我们对嗅觉如何起作用的更好理解。Belluscio博士说:“这是一个令人兴奋的科学领域。我认为,嗅觉系统对神经活动变化非常的敏感,鉴于它与其他脑区的联系,我们应该深入了解嗅觉丧失和许多脑部疾病之间的关系。” 作者:网络 点击:

 
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