Science解答大脑中的重要谜题

复杂的人类大脑被称为是“进化的最高成就”，大脑中的神经元如何彼此连接形成复杂网络，是生物学中最大的谜题之一。日前，VIB-KU Leuven的Dietmar Schmucker领导研究团队解开了上述问题的又一关键之处，这项研究发表在Science杂志上。

　　

生物通报道：复杂的人类大脑被称为是“进化的最高成就”，大脑中的神经元如何彼此连接形成复杂网络，是生物学中最大的谜题之一。正是这些网络让我们能够正确感知世界、控制自身活动并且做出各种决定。

日前，VIB-KU Leuven的Dietmar Schmucker领导研究团队解开了上述问题的又一关键之处，这项研究发表在Science杂志上。

Schmucker等人的研究告诉我们，高度分支的神经元通过一种重要的蛋白相互识别，进而形成准确而复杂的网络。这一发现不仅有助于人们进一步理解神秘的大脑，对神经系统疾病的研究和治疗也很重要。

神经元

据估计，人类大脑中的神经元数量将近千亿。这些神经元具有许多称为树突和轴突的细长分支，它们负责大脑中的信息和信号处理。树突能接收其他神经元的电脉冲，并将其传达给细胞体。随后由细胞体决定，这些刺激是否通过轴突向其他细胞传递。

大脑中的神经元连接非常复杂。尽管人们一直在努力理解神经元之间的线性连接，但对整个网络的形成机制还是知之甚少。（延伸阅读：Nature重大成果：新技术展现透明的完整大脑）

复杂的连接

Dietmar Schmucker等人之前在果蝇中鉴定了一种名为Dscam1的蛋白。神经元能够合成数以千计的Dscam1亚型，这些蛋白存在于神经元的表面，是神经元的重要“身份标签”。研究显示，神经元连接的准确建立依赖于这些蛋白，也就是说不同Dscam1亚型决定着哪些神经元相互连接，哪些神经元应该相互排斥。

Schmucker实验室的Haihuai H和Yoshiaki Kise在这项研究中发现，同一个轴突中也存在着不同的Dscam1亚型，这些蛋白分布于新形成的分支之间。若非如此，神经元之间就只能形成线性连接，无法组成复杂的网络。这项研究首次向人们展示了，不同Dscam1亚型在同一神经元中的重要作用，揭示了大脑复杂神经网络的形成机制。

临床应用

尽管这项研究是在果蝇中进行的，但它有助于进一步理解人类大脑中的神经“布线”，为自闭症等神经疾病的治疗提供了重要的启示。彻底了解神经元的形成和互作机制，将为日后的干细胞治疗打下坚实的基础。

 

生物通编辑：叶予

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