大脑发育高度依赖神经胶质细胞 | Science 论文推荐

只靠神经元细胞是不够的。

作者：MIKEMCRAE

日期：Sept 1, 2017

翻译：梁珩

审校：吴媛媛

图片由Vilaiwan M Fernandes，Desplan实验室，纽约大学（NYU）生物部提供

热门考题：哪种细胞来源于人类大脑？如果你的回答是神经元（neuron），你能得到部分分数-如果没有辅助细胞神经胶质细胞（glia）的参与，形成的新大脑与现有大脑相比将有着不止 50% 的差别。

请别太沮丧！过去研究者们也主要专注于成长的胚胎中神经元在大脑发育过程中扮演的“明星角色”。但现在他们发现神经胶质细胞应该获得更多的“荣誉”。

一个由纽约大学（New York University）的科学家们领导的研究小组为了研究神经系统的发育而把目光投向一个常见的动物模型——果蝇。

研究者们测试了一种叫 Drosophila 的果蝇的视觉系统，通过把测试灯光和感觉神经一一对应，来研究分化细胞是如何变成神经回路的。

此前人们认为这个过程只跟一种已知的能通过传递信号来响应化学变化的细胞有关——aka 神经细胞。

然而，研究者发现幕后的辅助细胞在这一过程发挥着更积极的作用。

“这个结果使得我们从过去常说的神经元为主导的大脑发育修正到现在重视非神经元细胞如神经胶质细胞作出的巨大贡献，”纽约大学（New York University）的研究者Vilaiwan Fernandes表示。

神经胶质细胞有多个类型；而所有的神经胶质细胞都在帮助神经元传递电化学波。

这种辅助细胞数量并不少，它们占了大脑内细胞数量的至少一半。

神经胶质细胞的名字来源于希腊语中的‘胶水’一词，但近年来愈加发现它们并不只是产生能把神经细胞粘连在一起的胶质，它们也能清除游离和多余的化学物质，建立营养物质供给通路以及提供保护。

尽管识别出了它的多个附加功能，研究者们仍观察到了活跃的神经元回路和神经胶质细胞的简单服从反应之间的区别。

这个新的研究提示神经元和神经胶质细胞的界限比原先设想的更为模糊。

“事实上，我们的研究发现，探讨与神经细胞产生的时间、类型和协调机制相关的大脑发育基本问题时，必须把神经胶质细胞的贡献也考虑进去，”Fernandes解释道。

甚至在果蝇这种相对简单的生物体中，大脑发育也对调节细胞数量和相应联系的协调性有着要求的严格。

虽然人和果蝇有着天壤之别，但是神经学角度上它们都由多个微小回路联合起来完成功能，例如收集光并将其转化成有用的图像。

除了神经元的协调作用，研究者们发现神经胶质细胞能监督大脑的形成，增强噪声信号及在视网膜和大脑视觉系统之间输送类胰岛素信息来引发特定的变化。

科学家们并没有十分明确为什么神经胶质细胞有着如此重要的作用，特别是考虑到神经元细胞已经连接着不同的结构并且自身能传递信号。

研究者假设，仅在正确的通路建立后，神经胶质细胞才可确保大脑视神经叶的必要变化。

他们通过传递神经胶质细胞中可促使果蝇早熟的类胰岛素信号来测试这一作用，结果证明神经胶质细胞能使某些变化按时发生的理论是正确的。

“通过成为信号媒介，神经胶质细胞不仅仅精确控制着神经元生成的时间和位置，也影响着神经元会演变成何类型的神经细胞，”资深研究者 Claude Desplan 称。

这只是神经胶质细胞调节部分神经系统发育的一个缩影。

但它潜在着一种可能性，我们先前认识的辅助细胞在大脑发育的某些方面可能起着更为至关重要的作用。

是时候轮到我们大脑里的辅助细胞们走上台来鞠个躬了！

论文基本信息：

【题目】Glia relay differentiation cues tocoordinate neuronal development in Drosophila

【作者】Vilaiwan M.Fernandes, Zhenqing Chen, Anthony M.Rossi, Jacqueline Zipfel, Claude Desplan,et al.

【期刊】Science

【日期】Sept 01 2017

【DOI】10.1126/science.aan3174

【地址】http://science.sciencemag.org/content/357/6354/886                       

【摘要】Neuronal birth and specification must becoordinated across the developing brain to generate the neurons that constituteneural circuits. We used the Drosophila visual system toinvestigate how development is coordinated to establish retinotopy, a featureof all visual systems. Photoreceptors achieve retinotopy by inducing theirtarget field in the optic lobe, the lamina neurons, with a secreteddifferentiation cue, epidermal growth factor (EGF). We find that communicationbetween photoreceptors and lamina cells requires a signaling relay throughglia. In response to photoreceptor-EGF, glia produce insulin-like peptides,which induce lamina neuronal differentiation. Our study identifies a role forglia in coordinating neuronal development across distinct brain regions, thusreconciling the timing of column assembly with that of delayed differentiation,as well as the spatiotemporal pattern of lamina neuron differentiation.

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