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成年后新生的神经细胞一样有效(图)
【字体: 大 中 小 】 时间:2006年11月23日 来源:生物通
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生物通报道:哺乳动物脑细胞出现于神经系统发育早期,但某些特定部位如海马体(hippocampus),在成熟后也能产生神经元。这些成年以后生成的细胞(“adult-born”cells)与周围的其它脑细胞是怎样建立联系的?它们与胚胎时期出现的细胞(“pup-born” cells)相似吗?Alejandro Schinder及其同事,对比了两种神经元在大脑回路(brain circuits)中的功能。
生物通报道:哺乳动物脑细胞出现于神经系统发育早期,但某些特定部位如海马体(hippocampus),在成熟后也能产生神经元。海马体是大脑负责记忆和空间识别的区域。海马体中的细胞,特别是齿状颗粒细胞(dentate granule cell,DGC)能够终身产生。
这些成年以后生成的细胞(“adult-born”cells)与周围的其它脑细胞是怎样建立联系的?它们与胚胎时期出现的细胞(“pup-born” cells)相似吗?研究人员希望通过弄清这些,利用相似的原理“哄骗”成年后不能再生的其它脑细胞新生,恢复外伤或退行性疾病丧失的脑功能。为了寻找adult-born海马体神经元与大脑发育过程中形成的成熟神经元之间的差异,Alejandro Schinder及其同事,对比了两种神经元在大脑回路(brain circuits)中的功能。
研究人员设计出一种实验方案,在包含两种神经元的大脑区域将pup-born神经元和adult-born神经元区分开来。他们利用反转录病毒将绿色荧光蛋白引入到发育中的神经元,将红色荧光蛋白引入成年小鼠的大脑。这样,pup-born神经元携带绿色荧光蛋白,adult-born神经元携带红色荧光蛋白,在大脑切片中很容易区分。
接下来研究人员探索连接是怎样形成的。他们观察连接海马体和内嗅皮层(entorhinal cortex,与记忆相关的另一个大脑区域)的谷氨酸盐(glutamatergic ,兴奋性)神经递质。当刺激从新(大脑)皮层(neocortex)向海马体传送兴奋信号时,唤起pup-born神经元和adult-born神经元相似的反应;并且两种细胞对于刺激的反应具有相同的动力学特征,说明它们的神经突触可塑性(synaptic plasticity)能力是相似的。另外,研究人员观察从内部神经元(interneurons)向海马体神经元树突棘释放的GABAergic (抑制) 神经递质,发现pup-born神经元 和adult-born神经元反应的频率、振幅以及动力参数都是相似的。
这些说明pup-born神经元和adult-born神经元对于传入的兴奋性刺激和抑制性刺激的反应都是相同的。接下来研究人员开始关注两种细胞整合各种传入的信、产生锋电位(spike)的机制。峰电位会随着神经元的不同而不同,但是这两种神经元的峰电位没有明显差异,进一步支持了早期的推测:adult-born神经元和pup-born神经元功能本质上是相似的。
假如adult-born神经元和pup-born神经元功能真的相似,那么至少部分adult-born神经元所建立的连接与pup-born神经元所建立的连接是难以区分的,这对修复受损或者恶化的脑组织带来了新的曙光。(生物通记者 子元)
参考:Laplagne DA, Espo´ sito MS, Piatti VC, Morgenstern NA, Zhao C, et al. (2006) Functional convergence of neurons generated in the developing and adult hippocampus. PLoS Biol 4(12): e409. DOI: 10.1371/journal.pbio.0040409.