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大腦中的神經(jīng)元是如何連接的？
最近更新時(shí)間：2019-9-10
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腦由大量相互連接的神經(jīng)元組成。數(shù)十年來，研究人員對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞的復(fù)雜模式如何在發(fā)育過程中發(fā)展成功能回路的過程十分感興趣。如今，研究人源已在果蠅中發(fā)現(xiàn)了一種新的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制，它指明了大腦中神經(jīng)元回路的形成。
大約1000億個(gè)神經(jīng)元在我們的大腦中形成一個(gè)復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，使我們能夠生成復(fù)雜的思維模式和行動(dòng)。神經(jīng)元具有各種大小和形狀，但它們大多具有長(zhǎng)突起，通過稱為突觸的專門信息傳遞結(jié)構(gòu)連接到相鄰細(xì)胞。這個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)在早期開發(fā)過程中如何形成， 吸引了許多神經(jīng)科學(xué)家，包括Dietmar Schmucker教授（VIB-KU Leuven），他已經(jīng)建立了研究神經(jīng)元布線的職業(yè)生涯。 “適當(dāng)?shù)拇竽X功能依賴于神經(jīng)元細(xì)胞延伸的非常有控制的分支，稱為軸突和樹突，以及在這些分支的位置正確形成突觸，”他說。 “突觸形 成決定了”允許“形成神經(jīng)元細(xì)胞的潛在連接的位置和數(shù)量。因此，控制每個(gè)神經(jīng)元分支的突觸數(shù)量對(duì)于正確形成復(fù)雜的腦回路至關(guān)重要。”
“我們?cè)谙嗤愋偷纳窠?jīng)元的個(gè)別突起中發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)元分支和突觸數(shù)量的差異，”實(shí)驗(yàn)室的博士后Olivier Urwyler解釋說。他發(fā)現(xiàn)一種名為Prl-1的磷酸酶對(duì)于確定在給定神經(jīng)元上形成密度的突觸連接的位置具有決定性作用。在果蠅中，Prl-1的缺失導(dǎo)致幾個(gè)不同回 路中神經(jīng)元連接形成的缺陷，表明該蛋白磷酸酶在電路形成中具有普遍的重要性。該小組還確定了通過哪個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)途徑Prl-1發(fā)揮其功能。缺乏Prl-1的果蠅表現(xiàn)出嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)問題。有趣的是，如果Prl-1錯(cuò)誤地過表達(dá)并且失控，它可以驅(qū)動(dòng)癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移行為。
“令人驚訝的是，它原來是普遍存在的信號(hào)通路之一，胰島素受體/ Akt / mTor通路，在許多生理反應(yīng)，細(xì)胞生長(zhǎng)和癌癥中都是必需的，Urwyler說。”限制Prl-1的亞細(xì)胞蛋白分布到一個(gè)小隔室會(huì)導(dǎo)致這種有效的信號(hào)級(jí)聯(lián)，從而局部地促進(jìn)突觸的形成。”