脑干细胞具有良好的记忆力

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必发365登入官网 ,大脑皮层作为我们认知过程的控制中心。在胚胎发生过程中,数十种具有不同功能的神经元聚集在一起形成驱动我们思想和行为的电路。这些神经元由祖细胞产生,祖细胞以非常精确的顺序依次产生它们。

为了构建新皮质——一个涉及更高认知功能的大脑区域,干细胞产生了数十亿不同类型的神经元。在一项最新的科学研究中,来自瑞士、比利时和奥地利科学技术研究所的神经科学家们发现,随着时间的推移,新皮质干细胞会经历各种成熟状态,每一种成熟状态都会产生一种不同类型的神经元,且正确神经元类型的产生与特定的蛋白质复合物有关。相关论文发表在《科学》杂志。

皮层是一个复杂的大脑区域,它使我们能够感知世界并与周围的物体和生物相互作用。它可以执行的任务的多样性反映在组成它的神经元的多样性中。实际上,在胚胎发生过程中,几十种具有不同功能的细胞类型聚集在一起,形成了无数的电路,形成了我们思想和行动的基础。这些神经元是从祖干细胞中产生的,祖细胞干细胞一个接一个地分裂和产生这些不同的细胞类型。但是,这些祖细胞如何设法在正确的时间在正确的位置产生特定类型的神经元?

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新皮质以其深深的“沟壑”和“山脊”形成了我们对人脑的概念。大脑外层只有几毫米厚,却包含着超过150亿个神经元,它们处理信息,以便我们有意识地体验和感知世界。显然,如果在胚胎的新皮质发育过程中出现任何差错,就有可能引发与神经发育相关的功能障碍,包括自闭症或精神分裂症等精神疾病也有可能会发生。

通过确定工作中的遗传情景,来自瑞士的日内瓦大学(UNIGE),洛桑(UNIL)和比利时的列日(ULige)的研究人员揭开了构成大脑回路的细胞诞生的面纱。这些结果将在科学杂志上发现,也可以更深入地了解神经发育障碍的起源。

虽然神经科学教科书确立了这种专业化过程的不可逆转的性质,但日内瓦大学(UNIGE)的研究人员现在提供了相反的证据。事实上,当祖细胞被移植到幼鼠胚胎中时,它们恢复了过去的技能并恢复了活力。这些结果现已发表在Nature杂志上。通过揭示未知的祖先可塑性,他们揭示了大脑如何构建自己。从长远来看,它们为受损皮层回路的再生开辟了新的视角。

然而,在发育过程中,神经干细胞是如何形成大脑皮层的,目前还不完全清楚。不过瑞士日内瓦大学的Denis Jabaudon、比利时列日大学的Laurent Nguyen与奥地利IST研究小组的Simon Hippenmeyer教授一起为解析这个问题迈出了重要一步:了解皮质干细胞如何产生大量不同类型和功能的神经元的,正是这些神经元构成了成年神经元的多样性。

在胚胎发生过程中,存在于大脑深处的祖细胞产生不同类型的神经元;然后这些神经元组装形成控制运动或感知的电路。我们已经研究了祖细胞的生物电特性,以确定控制细胞分化的微妙过程,负责这项工作的UNIGE医学院基础神经科学系教授Denis Jabaudon解释道。但遗传学呢?哪些基因控制着先天和后天计划之间的微妙平衡?这就是我们想要在这里理解的。实际上,新生神经元不仅从其母体细胞遗传遗传物质,而且还在与环境相互作用的过程中发展自己的遗传程序,

大脑皮层的电路是我们理解世界并与之相互作用的能力的基础。因此,皮层神经元的多样性及其构成的回路在某种程度上决定了我们思想和行为的多样性。但这些神经元是如何产生的呢?在小鼠中,在每个胚胎日,祖细胞产生特定类型的神经元,然后在第二天移动到另一种神经元类型。在20世纪90年代进行的研究表明,这种进展伴随着能力的限制,好像继续前进,祖先必须忘记如何产生先前的神经元类型。

这项新的研究表明,发育中的神经干细胞在不同的时间点具有特定的基因表达程序。当干细胞依次经过不同的阶段时,它们将这些转录的“指纹”传递给它们的子细胞,也就是产生的神经元。引人注目的是,在新皮质发育的不同阶段,干细胞似乎具有不同的性质和基因表达:在早期阶段,干细胞往往具有主要调控细胞内部过程的程序,如细胞周期控制。相反,在晚期,干细胞拥有的基因表达程序越来越需要外部信号,从而与环境相互作用。

精确的时间模式

UNIGE医学院基础神经科学系教授Denis Jabaudon的实验室专注于大脑皮层的发育。去年五月,他的团队已经在“科学”杂志上透露了控制祖先不同类型皮质神经元的连续出生的时间模式。«这一次,我们研究了这些祖先的潜在可塑性。祖先成熟的规则是否成熟?或者这些细胞在某些情况下是否会经历时间倒带并再次产生过去的神经元类型?»

研究人员怀疑,特定的调控蛋白可能参与控制不同基因表达程序的时间依赖性激活。他们发现了一种蛋白质复合物——多梳抑制复合物2,它只在早期干细胞中高表达,而在晚期干细胞中不表达。