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Cell Stem Cell & Nat Neurosci:突破!科学家成功解析成年大脑回路调节新生神经元产生的分子机制

来源:本站原创 2017-11-05 23:22

2017年11月6日 讯 /生物谷BIOON/ --在我们出生之前,发育中的大脑就已经产生了数量惊人的神经元细胞,这些细胞能够迁移到大脑的特殊部位发挥关键作用,与普遍的看法恰恰相反,新生神经元的起源并不会在出生或儿童期终止;在大脑一系列选择性区域中,神经元的产生会一直持续到成年期,其甚至对于机体特定形式的学习和记忆能力及情绪调节至关重要,目前研究人员并不清楚神经发生被开启或关闭的机制,如今来自美国北卡罗来纳大学医学院的研究人员取得了重大发现。

图片来源:Song Lab, UNC School of Medicine

刊登在Cell Stem Cell杂志的封面文章中,研究人员鉴别出了一种控制神经发生的大脑回路,其能够从靠近大脑前部的区域运行到海马体位置,海马体是机体学习和记忆相关的重要结构,同时其也是成年人类大脑中神经发生的主要位点,研究者所鉴别的这种回路能够调节神经元产生的过程。研究者Song表示,这种回路能控制海马体中干细胞的活性,相关研究发现或能帮助我们理解并且治疗多种大脑障碍患者,比如精神分裂症和阿尔兹海默病等。

神经干细胞就好像其它组织和器官中的干细胞一样,如果在需要时其就会产生形成新生细胞,而成年人大脑中大部分的神经元细胞都会紧密连接形成复杂且不会被替代的回路。而这其中的例外就是海马体中的齿状回区域(DG),齿状回中的神经发生常常是贯穿整个成年过程,同时其会支持海马体储藏并且检索记忆的关键功能,实际上,研究人员推测,抗抑郁药物及体育锻炼所产生的情绪改善效应部分来自于齿状回区域神经发生所带来的效果。

发表在Nature Neuroscience上的研究报告中,研究人员发现,名为PV中间神经元的特殊局部海马体神经元能够为齿状回新生区域提供信号,而这对于健康的大脑神经发生过程非常重要。这项研究中,研究人员发现,海马体的PV中间神经元信号会被来自内侧隔核(medial septum MS)的GABA神经回路所调节。Song认为,内侧隔核的GABA回路能够通过海马体中的局部PV中间神经元来发挥作用,从而指导干细胞转变成为活性形式或保持沉默。

当神经干细胞激活时,其就会开启细胞分裂的过程,最终产生新的神经元来连接已有的大脑回路,在健康的海马体中,神经发生的过程仅仅是维持在低水平上,而固有的干细胞依然会大部分处于沉默状态,干细胞的数量会一直维持下去。研究者发现,在小鼠机体中,内侧隔核-海马体回路会互相协作来保持DG干细胞处于正常的低活性水平,其会扮演DG干细胞激活的制动器的角色,从而帮助维持健康的DG干细胞数量。

如今研究人员想通过研究确定是否内侧隔核-海马体回路能够被某种疗法靶向作用来保护DG干细胞,并且储存异常神经发生患者机体中正常的DG神经发生过程,阿尔兹海默病、精神分裂症、抑郁症和特性形式的癫痫症都和DG神经发生的缺失直接相关,从原则上来讲,恢复连接内侧隔核和海马体回路中正常的信号或许能为研究人员提供思路来开发新型疗法帮助治疗涉及异常DG神经发生的多种障碍。目前研究人员正在以阿尔兹海默症小鼠模型为基于来阐明内侧隔核-海马体回路的关键功能。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Bao H, Asrican B, Li W, et al. Long-Range GABAergic Inputs Regulate Neural Stem Cell Quiescence and Control Adult Hippocampal Neurogenesis. Cell Stem Cell. 2017 Nov 2;21(5):604-617.e5. doi: 10.1016/j.stem.2017.10.003

Song J, Sun J, Moss J, et al. Parvalbumin interneurons mediate neuronal circuitry-neurogenesis coupling in the adult hippocampus. Nat Neurosci. 2013 Dec;16(12):1728-30. doi: 10.1038/nn.3572

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