研究揭示了大腦的基本結(jié)構(gòu)是如何形成的

人腦由排列成微觀列的神經(jīng)元組成。皮層是大多數(shù)腦功能的基礎(chǔ)，是大腦的最大部分，被分為不可數(shù)的微柱。然而，這種柱狀結(jié)構(gòu)的確切發(fā)展對(duì)神經(jīng)科學(xué)家來說是難以捉摸的。由Makoto Sato領(lǐng)導(dǎo)的研究小組最近報(bào)告了他們的研究，描述了特定蛋白質(zhì)在這些色譜柱生長(zhǎng)中的作用。

橫跨金澤大學(xué)，龍谷大學(xué)，東京工業(yè)大學(xué)和倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)使用黑腹果蠅(果蠅)大腦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。果蠅大腦的視覺中心與人類大腦的柱狀排列具有很高的結(jié)構(gòu)相似性，使其成為一個(gè)相反但又簡(jiǎn)單的研究模型。為了首先顯示這些柱子，映射了神經(jīng)系統(tǒng)特異性蛋白質(zhì)N-鈣粘蛋白(Ncad)。Ncad的空間位置顯示，在蒼蠅的幼蟲階段，視覺中心包含甜甜圈狀結(jié)構(gòu)。隨著蒼蠅成熟到蛹階段，這些結(jié)構(gòu)開始堆疊在彼此之上并且確實(shí)轉(zhuǎn)變成三維柱。

然后研究小組仔細(xì)分析了這些色譜柱，發(fā)現(xiàn)其中存在三種神經(jīng)元類型，即R7，R8和Mi1。當(dāng)R7集中在柱的中心核心時(shí)，R8和Mi1朝向外圍排列。既然結(jié)構(gòu)組成清楚，那么理解柱形成的過程就是下一步。人們懷疑，大量出現(xiàn)在欄目中的Ncad在這方面發(fā)揮了作用。當(dāng)在所有三種神經(jīng)元類型中測(cè)量Ncad時(shí)，發(fā)現(xiàn)R7神經(jīng)元比外周神經(jīng)元含有更多的Ncad。由于已知Ncad具有細(xì)胞粘附特性，因此研究小組得出結(jié)論，Ncad的水平?jīng)Q定了柱內(nèi)每種神經(jīng)元類型的位置。重度粘性神經(jīng)元如R7形成了柱的核心。

最后，為了觀察Ncad是否直接影響柱狀排列，它在神經(jīng)元中被完全去除或大大增加。正如預(yù)期的那樣，對(duì)Ncad的操縱擾亂了柱狀組件和神經(jīng)元的位置。例如，沒有任何Ncad的R7神經(jīng)元不再位于核心內(nèi)。然而，當(dāng)Ncad在其中大大增加時(shí)，R8和Mi1神經(jīng)元向核心延伸，可能是由于Ncad的強(qiáng)粘附性質(zhì)。

這項(xiàng)研究揭示了粘附蛋白在安排神經(jīng)元形成大腦柱狀微結(jié)構(gòu)中的作用。[Ncad依賴]差異粘附和層間相互作用可能是從飛蠅視神經(jīng)到哺乳動(dòng)物大腦進(jìn)化保守的三維組織形成的基本機(jī)制，“研究人員總結(jié)說。這一發(fā)現(xiàn)可以幫助神經(jīng)科學(xué)家監(jiān)測(cè)健康發(fā)展大腦和揭示過程中涉及的其他分子。

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