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基于以往的研究,哈佛干细胞研究所的研究人员通过再重组神经元,亦即在有生命的动物大脑中,神经元从一种形式旋转为另一种形式,反驳了关于神经生物学的武断意见。如今,他们的研究表明,在被再重组的神经元之间联系的网络及其周围的也可能被改变或者被重新布局。
由干细胞及再生生物的教授Paola Arlotta与分子及细胞生物学的教授Takao Hensch共同合作研究的成果,对于理解在早期发育阶段神经元是如何选择突触进行缠绕,以及开发新的策略治疗精神类及神经发育疾病,如精神分裂症及自闭症,均有重要的意义。
“我们不仅发现神经元在大脑可被明显地改变,可从一种形式转化成另一种形式。”Arlotta说道。他也是哈佛大学及麻省理工学院斯坦利精神疾病研究中心的成员。而且“周围的神经元将这些再编程细胞识别为差异的,并且通过改变他们之间的交流方式来适应。”
该研究结果已发表于Neuron期刊的最新版上。
毕业生Mohammed A. Mostajo-Radji 与 Zhanlei Ye作为研究论文第一作者,共同研究大脑皮层的第一重组神经元,该神经元通常情况下可连接大脑两侧的神经元而不是遥远联系,如联系脊髓。接着,他们监控第三组细胞的行为,亦即该处抑制性内部神经元,结果表明他们将其突触连接转化为再重组神经元。“抑制性神经元对控制大脑皮层局部通路的功能及可塑性。”Hensch说道。
“被改变了的神经元变成了新的细胞,具有不同的特性,由周围的抑制性神经元可观察到,依次新的适当的通路以适应他们新的神经元靶目标。”Arlotta说道。
神经科学家说,最新的研究表明,“神经元之间的突触连接都是随机的。大脑更复杂,不同的神经元都有自己独特的控制相邻通路的方式,最终可改变抑制因子的量,如,它们可从它们的突触接收到信息。”
该研究结果对于解释神经元在大脑怎样缠绕在第一位置有着重要的作用,而且也为理解在大脑皮层障碍或病态通路如何再缠绕提供了新的思路。换句话说,她说道:“我们的工作表明,对于神经元来说,更重要的是知道你是谁,再告诉你的邻居,让他们知道怎么跟你联系。”
另一个重组神经元的方法也已经在大脑发现,使他们发生转变,从而取代在疾病时死亡的神经元。对于该两个策略,目前的研究工作表明,如果新的神经元是正确的形态,它们可能会与干细胞重建正确的网络连接。
目前在神经生物重生学领域的主要目标是利用干细胞重生或者取代被疾病杀死的神经元,进而将它们植入病人的大脑。“我们所讨论的是另一个方法。不是在体外将干细胞造化成神经元,而是重组一些可抵抗疾病的神经元,并且将它直接转化为大脑中死亡的神经元。”Arlotta说道。
“谈论这些还有点早。该项工作目前已经在小鼠的大脑中实验完成,但小鼠的大脑比成年老鼠的大脑具有更高的可塑性。”Arlotta指出。她说,下一步实验是试图在老年人的大脑中进行神经元及通路的重组。
“如果我们可以在成年大脑中进行顺利,那将是一个很大的成功。”