可视化神经系统的复杂分支

　　

我们的神经系统由数十亿个神经元组成，它们通过轴突和树突相互交流。当人类大脑发育时，这些结构以一种美丽而复杂的、但人们知之甚少的方式延伸开来，让神经细胞在全身形成连接并发送信息。现在，耶鲁大学的研究人员已经发现了这个复杂系统生长背后的分子机制。他们的研究结果发表在《Science Advances》杂志上。

“神经元是高度分支的细胞，它们之所以像这样，是因为每个神经元都与成千上万个其他神经元相连接，”尤金·希金斯分子生物物理学和生物化学教授、物理学教授、该研究的高级研究员Joe Howard博士说。“我们正在研究这个分支过程——分支是如何形成和生长的?这是整个神经系统工作方式的基础。”

研究小组研究了果蝇从胚胎到幼虫的发育过程中神经元的生长。为了可视化这一过程，他们用荧光标记标记神经元，并在旋转圆盘显微镜上对它们进行成像。因为神经元就在角质层(最外层)下面，研究人员能够在活的幼虫身上实时观察这个过程。在对不同发育阶段的神经元进行成像后，该团队能够制作出生长的延时电影。

在发育的最初阶段，感觉神经元只有2到3个树突。但在短短五天的时间里，它们就长出了巨大的树状结构，拥有数千根树枝。对树突针尖的分析表明，它们的生长是动态和随机的，在生长、收缩和暂停状态之间波动。“在我们的研究之前，有一种理论认为神经元可能像气球一样膨胀和收缩，”副研究科学家、该研究的主要作者Sonal Shree博士说。“我们发现，不，它们不像气球一样膨胀，而是在生长，分叉它们的尖端。我们发现，我们可以完全解释神经元生长和细胞顶端的整体形态，这意味着现在我们可以专注于尖端，因为如果我们能了解它们是如何工作的，那么我们就能了解细胞的整体形状是如何形成的。”

生物学有很多分支，从循环系统的静脉和动脉到肺的细支气管。这项研究为为理解神经细胞水平上的分支打开了思路。