Science重要发现：改写神经生物学教科书

　　

哈佛大学的神经科学家们获得了一项研究发现，彻底颠覆了160年来的神经解剖学观点。这一重要的成果发表在4月18日的《科学》（Science）杂志上。

人们早就知道电绝缘物质——髓磷脂（Myelin）是沿着神经细胞轴突快速传递神经冲动的必要条件（延伸阅读：Science揭示神经可塑性新层面）。然而，来自哈佛大学干细胞研究所(HSCI)和干细胞及再生生物学系的Paola Arlotta教授，与哈佛大学分子与细胞生物学系的Jeff Lichtman教授合作，在一项新研究中证实髓磷脂并非如原来认为的那样普遍存在。

Arlotta说：“髓磷脂是进化过程中一个较为近期的创造物。人们认为，是髓磷脂使得大脑能够快速地与身体各处进行通讯，它赋予了大脑计算高级别函数的能力。”事实上，丧失髓磷脂是一些破坏性疾病，包括多发性硬化症和神经分裂症的一个特征。

然而新研究表明，尽管髓磷脂在大脑中起着必不可少的作用。“相比于更古老、更原始的神经元，神经系统中最大程度进化、最为复杂的一些神经元具有较少髓磷脂，”Arlotta说。

Arlotta说，这意味着大脑皮质中越高的位置（越是靠近颅顶的区域进化程度越高），髓磷脂越少。不仅如此，“大脑这部分的神经元显示出沿着轴突一种前所未见的、全新的髓鞘定位模式。富含髓磷脂的节段穿插于无髓磷脂的长轴突束中。

Arlotta说：“这与普遍的推论：神经元利用一种通用的模式让髓磷脂分布于它们的轴突之上相反。这项研究表明，不同的神经元选择采用不同的方式让它们的轴突具有髓鞘。在经典神经生物学教科书中，轴突上的髓鞘是由称作为郎飞结的缺乏髓磷脂的极短节点所分隔的一连串节段。在每个神经元上髓磷脂的分布被默认为从轴突起始到终点始终是相同的。这一新研究发现情况并非如此。”

在附随这篇论文的一篇评述（Perspective）文章中，Eunice Kennedy Shriver国立儿童健康与人类发育研究所的R. Douglas Fields写道，Arlotta和论文第一作者、博士后研究人员Giulio Srubek Tomassy的研究结果提出了关于髓磷脂功能的一些重要观点，“其有可能引发有关大脑中信息传递与整合机制的新概念。”

Arlotta和Tomassy在这项新工作中与Lichtman研究组的博士后研究人员Daniel Berger展开了密切合作，生成了一个巨大的电子显微镜数据库，使得这项工作变为可能。

“进化程度最高的神经元在人类中显著扩张，这一事实表明我们或许正在看到‘未来’。随着神经元多样性的增加，大脑需要处理越来越复杂的信息，神经元通过改变它们使用髓磷脂的方式来做到更多，”Arlotta说。

Tomassy说：“有可能这些髓鞘形成模式正在赋予神经元机会，长出分支与邻近的神经元‘对话’。”例如，当轴突有髓鞘时它们无法进行突触联系，有可能这些长的髓鞘缺口是提高神经元通讯，同步不同神经元反应所需。他与Arlotta推测，或许间断的髓磷脂微调了沿着轴突传递的电冲动，让高度复杂的神经元行为得以发生。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Distinct Profiles of Myelin Distribution Along Single Axons of Pyramidal Neurons in the Neocortex

Myelin is a defining feature of the vertebrate nervous system. Variability in the thickness of the myelin envelope is a structural feature affecting the conduction of neuronal signals. Conversely, the distribution of myelinated tracts along the length of axons has been assumed to be uniform. Here, we traced high-throughput electron microscopy reconstructions of single axons of pyramidal neurons in the mouse neocortex and built high-resolution maps of myelination. We find that individual neurons have distinct longitudinal distribution of myelin. Neurons in the superficial layers displayed the most diversified profiles, including a new pattern where myelinated segments are interspersed with long, unmyelinated tracts. Our data indicate that the profile of longitudinal distribution of myelin is an integral feature of neuronal identity and may have evolved as a strategy to modulate long-distance communication in the neocortex.