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科學(xué)家揭示腦神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生機(jī)制 神經(jīng)通路重組形式不同
日期：2024-08-27 06:24
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摘要：
人腦中大量的神經(jīng)細(xì)胞由腦神經(jīng)干細(xì)胞轉(zhuǎn)化得來(lái)。胎兒大腦在卵子受精后幾天便開(kāi)始發(fā)育，出生前平均每分鐘約有25萬(wàn)個(gè)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生。等到出生一刻，嬰兒大腦中已有約1萬(wàn)億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞等待外界信息的輸入。
近日，德國(guó)科學(xué)家一項(xiàng)新研究揭示了腦神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的機(jī)制。新發(fā)現(xiàn)意味著人們有可能控制腦神經(jīng)干細(xì)胞分化成腦神經(jīng)細(xì)胞的過(guò)程，這為腦瘤的**帶來(lái)了希望。
神經(jīng)干細(xì)胞首先需要自我增殖，才能繼而分化成神經(jīng)細(xì)胞或用于支撐和分割神經(jīng)細(xì)胞的膠質(zhì)細(xì)胞。增殖與分化的過(guò)程必須維持平衡，一旦打破，便可能產(chǎn)生腦瘤等致命后果。為避...
人腦中大量的神經(jīng)細(xì)胞由腦神經(jīng)干細(xì)胞轉(zhuǎn)化得來(lái)。胎兒大腦在卵子受精后幾天便開(kāi)始發(fā)育，出生前平均每分鐘約有25萬(wàn)個(gè)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生。等到出生一刻，嬰兒大腦中已有約1萬(wàn)億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞等待外界信息的輸入。
近日，德國(guó)科學(xué)家一項(xiàng)新研究揭示了腦神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的機(jī)制。新發(fā)現(xiàn)意味著人們有可能控制腦神經(jīng)干細(xì)胞分化成腦神經(jīng)細(xì)胞的過(guò)程，這為腦瘤的**帶來(lái)了希望。
神經(jīng)干細(xì)胞首先需要自我增殖，才能繼而分化成神經(jīng)細(xì)胞或用于支撐和分割神經(jīng)細(xì)胞的膠質(zhì)細(xì)胞。增殖與分化的過(guò)程必須維持平衡，一旦打破，便可能產(chǎn)生腦瘤等致命后果。為避免這種情況，整個(gè)過(guò)程需要嚴(yán)格控制。
德國(guó)波恩大學(xué)和德國(guó)神經(jīng)退行性**中心的研究人員發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)干細(xì)胞增殖與分化過(guò)程中涉及了兩種功能迥異且相互抑制的物質(zhì)：一種名為“Notch”，主要確保神經(jīng)干細(xì)胞能夠自我復(fù)制，且不分化為神經(jīng)細(xì)胞或膠質(zhì)細(xì)胞；另一種名為“miR－9／9＊”，會(huì)阻礙神經(jīng)干細(xì)胞增殖，同時(shí)促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞。
研究人員認(rèn)為，這兩種物質(zhì)分別主管神經(jīng)干細(xì)胞的增殖與分化，共同作用保證了神經(jīng)干細(xì)胞以*佳狀態(tài)分化成神經(jīng)細(xì)胞。研究人員希望在此研究的基礎(chǔ)上，未來(lái)可以控制大腦的細(xì)胞替換，從而**腦瘤等**。這項(xiàng)研究將發(fā)表在美國(guó)專業(yè)期刊《干細(xì)胞報(bào)告》上。
人和動(dòng)物為何要睡眠？這個(gè)問(wèn)題在生理學(xué)上仍是個(gè)謎。美國(guó)布蘭迪斯大學(xué)研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腦內(nèi)有一種內(nèi)穩(wěn)平衡機(jī)制，其只發(fā)生在動(dòng)物清醒時(shí)，在動(dòng)物睡眠時(shí)會(huì)被抑制。而以往的研究認(rèn)為，內(nèi)穩(wěn)平衡機(jī)制在清醒時(shí)不起作用，在睡眠中才會(huì)恢復(fù)。
解釋睡眠的神經(jīng)科學(xué)理論目前主要有兩種：一種稱為“記憶鞏固”理論，認(rèn)為在睡眠時(shí)，大腦會(huì)在“后臺(tái)”重播記憶；另一種稱為“內(nèi)穩(wěn)平衡”理論，認(rèn)為腦中存在一種自我平衡的原狀穩(wěn)態(tài)，稱為“內(nèi)穩(wěn)態(tài)”，睡眠對(duì)于腦網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)恢復(fù)內(nèi)穩(wěn)態(tài)非常重要。在清醒活動(dòng)時(shí)，這種內(nèi)穩(wěn)態(tài)是被擾亂的。這種機(jī)制由布蘭迪斯大學(xué)研究人員*早提出。
內(nèi)穩(wěn)機(jī)制通過(guò)保持一種平均的放電率，使神經(jīng)線路保持功能穩(wěn)定，就像恒溫器保持室內(nèi)溫度。所謂腦部可塑性，是指腦按照新經(jīng)驗(yàn)對(duì)神經(jīng)通路進(jìn)行重組的能力。為了研究動(dòng)物清醒時(shí)各種行為的腦部塑造和內(nèi)穩(wěn)塑造之間有無(wú)交叉，布蘭迪斯大學(xué)生物學(xué)教授吉娜·特里簡(jiǎn)諾團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了新的算法，完整記錄了小鼠9天的腦活動(dòng)，不間斷地跟蹤單個(gè)神經(jīng)元活動(dòng)超過(guò)200小時(shí)，以評(píng)估生理節(jié)奏和行為對(duì)神經(jīng)內(nèi)穩(wěn)態(tài)的影響。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表在近期《細(xì)胞》雜志上的論文稱，實(shí)驗(yàn)*終證明，內(nèi)穩(wěn)平衡基本只發(fā)生在動(dòng)物清醒時(shí)，在睡眠時(shí)是被抑制的。自覺(jué)主動(dòng)地保持清醒，會(huì)加強(qiáng)內(nèi)穩(wěn)態(tài)恢復(fù)期間的放電率，延長(zhǎng)自然清醒的周期。當(dāng)動(dòng)物保持清醒，內(nèi)穩(wěn)平衡作用會(huì)被進(jìn)一步強(qiáng)化。
這些發(fā)現(xiàn)提出了新的可能性，即大腦的可塑性還有另一種形式，就像記憶鞏固那樣，內(nèi)穩(wěn)平衡塑造也是一種，這些形式可能只是暫時(shí)分離，以防止互相干擾。此外，這一發(fā)現(xiàn)還有助深入研究行為、環(huán)境和生理節(jié)奏對(duì)腦部?jī)?nèi)穩(wěn)態(tài)塑造機(jī)制的影響。
一組來(lái)自中國(guó)和歐洲的研究人員對(duì)**現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)的分析，研究**是如何影響大腦中認(rèn)知、感情和感知部分的。
研究對(duì)比了23名**人員和正常睡眠人員的腦部成像結(jié)果。研究人員主要關(guān)注的是大腦的白質(zhì)體積。白質(zhì)體積能夠體現(xiàn)被稱為髓鞘質(zhì)的一種附在特殊蛋白質(zhì)上的神經(jīng)細(xì)胞，這種神經(jīng)細(xì)胞能提高細(xì)胞間傳送信號(hào)的能力。早期的大腦圖像研究表明，**人士大腦中特定部分的差異可能是由于缺少髓鞘質(zhì)所致。
研究人員發(fā)現(xiàn)，**人員（指有超過(guò)一個(gè)月時(shí)間的睡眠問(wèn)題，白天困倦以及有睡眠障礙的人）與睡眠正常的人相比，其白質(zhì)間關(guān)聯(lián)明顯更少，尤其是控制睡眠和清醒的區(qū)域。據(jù)推測(cè)，這些區(qū)域之間的信號(hào)干擾現(xiàn)象是由神經(jīng)元周圍的髓鞘質(zhì)減少導(dǎo)致的，因此他們之間的活躍度和關(guān)聯(lián)度降低。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上**人員會(huì)失去83%也就是5/6的神經(jīng)徑，這些神經(jīng)徑大多數(shù)位于大腦右側(cè)，即控制情感及思考功能和像光感、嗅覺(jué)和觸覺(jué)這類感知功能的區(qū)域。未來(lái)還需要進(jìn)行更多的研究來(lái)說(shuō)明是什么可能導(dǎo)致**人員的大腦差異。目前，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)控制老鼠大腦神經(jīng)細(xì)胞，可以增強(qiáng)或者刪除特殊記憶內(nèi)容，未來(lái)將有助于**癡呆癥患者。
不久的將來(lái)科學(xué)家可能消除人類大腦*不易忘懷的記憶內(nèi)容，目前，美國(guó)石溪大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)一種操控老鼠大腦神經(jīng)細(xì)胞的方法，可以增強(qiáng)或者刪除特殊記憶。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)有助于研制新的方法增強(qiáng)癡呆癥患者的快樂(lè)記憶，或者緩解創(chuàng)傷后壓力癥。通常情況下，科學(xué)家認(rèn)為情緒記憶與杏仁核密切相關(guān)，雖然這種控制記憶的機(jī)制仍是一個(gè)謎團(tuán)。在這項(xiàng)近期研究中，研究人員使用老鼠的一種恐懼基礎(chǔ)模型測(cè)試潛在的記憶機(jī)制，研究小組對(duì)乙酰膽堿進(jìn)行操控，這是大腦組織的一種神經(jīng)遞質(zhì)，相當(dāng)于一種記憶信號(hào)傳遞機(jī)制。
神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)膽堿能神經(jīng)元傳遞至杏仁核，它存在于大腦組織之中，當(dāng)杏仁核內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)逐漸增多時(shí)，情緒記憶將被增強(qiáng)。為了模擬特殊的膽堿能神經(jīng)元，研究人員使用光線控制活體組織細(xì)胞，這種方法叫做“光遺傳法”。
石溪大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)和行為學(xué)系主任洛娜·羅萊（Lorna Role）博士說(shuō)：“情緒變化體驗(yàn)的記憶非常強(qiáng)，是積極還是消極效果，我們的研究目標(biāo)將確定記憶強(qiáng)度相關(guān)的機(jī)制?！彼麄儼l(fā)現(xiàn)當(dāng)創(chuàng)傷記憶形成時(shí)，杏仁核釋放的乙酰膽堿將增多，伴隨著該記憶逐漸增強(qiáng)，記憶持續(xù)時(shí)間將是普通記憶的兩倍。
但在創(chuàng)傷經(jīng)歷過(guò)程中，乙酰膽堿傳遞信息將逐漸減弱，洛娜博士解釋稱，這是非常令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，意味著通過(guò)控制大腦乙酰膽堿環(huán)路將形成“無(wú)畏老鼠”。
