神经生物学|消失的一整块脑区去哪了?
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几十年来,科学家们一直冷静的认为一块名为“亚板(subplate)”的脑区在人类成长过程中消失了。最近,研究学者比较了自闭症神经元和亚板细胞之间的遗传相似性,以洛克菲勒大学为代表的一组科学家认为,亚板细胞有没有可能并未消失?
《Cell Stem Cell》文章报道了Ali H. Brivanlou、Harriet Heilbrunn和Zeeshan Ozair等人的新研究,事实上,亚板神经元真的存活下来了,它们变成了成人大脑皮层涉及复杂认知功能脑区的一部分。研究小组还概述了亚板神经元与某些脑疾病之间的联系,并提供了利用干细胞技术治疗此类疾病的策略。
对发育中的大脑来说,亚板位于皮层板(皮层的前身)下方。在发育的某些阶段,亚板曾是大脑最大的层,因此,一些科学家们对“亚板最终消失”的说法深表怀疑。
位于皮层(脑最外层)下的亚板(绿色)
“我们假设,如果这些亚板细胞没有死亡,它们可能只是移到皮层的另一个层次,转化为皮质的一部分,”Brivanlou说。
研究团队找了足够的证据来支持这个想法。在来自不同发育阶段的脑组织样本中,他们发现,干细胞生成的亚板样神经元内含有一种帮助细胞进入皮质板、在迁移神经元中表达的蛋白PRDM8。这些实验室培育的亚板神经元偏离了最初的位置,暗示在人体内它们可能没有死亡,而是运动转移了。进一步,他们还发现这些亚板细胞成熟为各种类型的深投射神经元,这些深投射神经元通常来自皮层最深处。
亚板神经元迁移
研究人员通过调节Wnt信号水平决定亚板神经元命运:低水平的Wnt信号导致皮层内投射神经元;高水平的则产生其他脑区投射神经元。
投射神经元异常与包括自闭症在内的多种神经发育障碍有关。Brivanlou和Ozair的研究表明,这些异常显现的极早。“许多自闭症相关基因在亚板中表达,”Ozair说。“如果亚板神经元没有死亡,而是变成皮层的一部分,那么成年后也将携带这些突变。”
这项研究提出,通过干细胞疗法预防和治疗此类疾病。例如,科学家希望,利用亚板样干细胞生产罕见神经元亚型,治疗神经退行性疾病。
“许多疾病涉及皮层深部,例如阿尔兹海默症、肌肉萎缩性侧索硬化症、亨廷顿氏症等疾病都会杀死特定类型的深投射神经元,”Ozair说。“采用细胞替代疗法的前提是了解如何制造这些细胞。”
“这项研究揭示了转变细胞命运的信号机制,告知了我们如何直接生产这些神经元,”Brivanlou补充道。
原文检索:
hPSC Modeling Reveals that Fate Selection of Cortical Deep Projection Neurons Occurs in the Subplate
反暴力,科学家们出手了!《Nature Neuroscience》追踪 “攻击神经元”
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