醫(yī)藥網(wǎng)6月4日訊 日前，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自倫敦大學(xué)國王學(xué)院的研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)了大腦構(gòu)建的基本過程，這或許能幫助理解諸如自閉癥和癲癇癥等神經(jīng)發(fā)育障礙背后的分子機(jī)制。這項(xiàng)研究中，研究人員回答了長期以來的一項(xiàng)進(jìn)化上的謎題，即如何在不同物種不同尺寸的大腦中維持不同類型腦細(xì)胞之間的精細(xì)平衡？
圖片來源：King's College London
大腦皮層是大腦中最大的區(qū)域，其主要負(fù)責(zé)機(jī)體多種高級化功能的展現(xiàn)，比如學(xué)習(xí)、建議和極化未來行動(dòng)的能力，大腦皮層中含有兩種主要的大腦細(xì)胞類型：興奮型和抑制型神經(jīng)元細(xì)胞，其能被簡單地定義為“行動(dòng)”和“不行動(dòng)”神經(jīng)元（no-go neurons）。興奮型的神經(jīng)元能夠加工處理信息并提供指令告訴其它神經(jīng)元該做什么，而抑制型的神經(jīng)元?jiǎng)t會(huì)限制興奮型神經(jīng)元的活性，以便這些神經(jīng)元無法同時(shí)發(fā)揮作用，過多的“行動(dòng)”神經(jīng)元常常會(huì)導(dǎo)致癲癇癥發(fā)生過程中神經(jīng)元的過度興奮，而過多的“不行動(dòng)”神經(jīng)元?jiǎng)t會(huì)誘發(fā)大腦的認(rèn)知問題。
研究人員闡明了，如何通過研究發(fā)育中小鼠的大腦組織來實(shí)現(xiàn)“行動(dòng)”和“不行動(dòng)”神經(jīng)元之間的準(zhǔn)確平衡，在所有哺乳動(dòng)物中這兩類細(xì)胞的比率非常相似，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)或許也適用于人類。
研究者Oscar Marín教授說道，就像自然界許多基本事物一樣，我們所發(fā)現(xiàn)的過程也是非常重要的，這項(xiàng)研究填補(bǔ)了我們在對大腦如何構(gòu)建的理解上的一個(gè)巨大空白，解釋了大腦皮層中興奮神經(jīng)元和抑制神經(jīng)元如何隨著哺乳動(dòng)物的進(jìn)化一直保持不變，這一過程在促進(jìn)人類大腦不斷擴(kuò)展方面至關(guān)重要。
通過在小鼠胚胎發(fā)育期間對其大腦細(xì)胞進(jìn)行操控，研究人員發(fā)現(xiàn)，一旦“行動(dòng)”神經(jīng)元的數(shù)量被建立，“不行動(dòng)”神經(jīng)元的數(shù)量也會(huì)隨之調(diào)整；研究者Kinga Bercsenyi指出，如果我們把大腦活動(dòng)想象成為對話，那么神經(jīng)元為了進(jìn)行對話就需要被彼此互聯(lián)，在個(gè)體出生后頭兩周，“不行動(dòng)”神經(jīng)元就能夠感知其是否處于“單獨(dú)”狀態(tài)，如果其無法找到“行動(dòng)”神經(jīng)元進(jìn)行彼此對話的話，這種神經(jīng)元就會(huì)死亡。
研究人員發(fā)現(xiàn)，“行動(dòng)”神經(jīng)元能通過阻斷PTEN蛋白的功能來拯救“不行動(dòng)”神經(jīng)元，免于其死亡，編碼PTEN蛋白的基因一旦發(fā)生突變就會(huì)誘發(fā)自閉癥，這就表明，當(dāng)PTEN的功能不正常時(shí)，就不會(huì)有足夠的“不行動(dòng)”神經(jīng)元死亡，這就會(huì)干擾細(xì)胞類型之間的平衡，從而促進(jìn)某些自閉癥人群大腦信息處理的問題。
Fong Kuan Wong博士說道，隨著我們開始尋找對大腦發(fā)育至關(guān)重要的生物過程時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)，干擾這些過程或許是誘發(fā)神經(jīng)發(fā)育障礙的基本原因，而理解大腦皮層中不同神經(jīng)元細(xì)胞類型之間的平衡被干擾的分子機(jī)制對于后期開發(fā)治療自閉癥和癲癇癥等疾病的療法或許至關(guān)重要。目前研究人員正在研究調(diào)查小鼠大腦中“不行動(dòng)”神經(jīng)元水平過高所引發(fā)的后果，研究人員想通過后期更為深入的研究來闡明這些神經(jīng)元數(shù)量過高與自閉癥等人類疾病發(fā)生之間的關(guān)聯(lián)。
原始出處：
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