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新发现的信号分子帮助神经元在大脑中找到自己的方式

在胚胎发育过程中,数十亿个神经元灵活地重新定位在大脑和脊髓内,并连接分支以形成最终控制我们的运动,感知和记忆的神经回路。长期以来,科学家一直试图了解这种精心设计的舞蹈的驱动力,在这种舞蹈中,每个单元似乎都准确地知道了在任何给定时间的位置以及必须与哪些其他单元链接。

特别是,深入的研究一直集中在轴突指导上,在这一过程中,神经元发送了一条线状延伸以寻找伙伴细胞并与其连接。在《科学》杂志上发表的一项研究中,洛克菲勒大学的研究人员报告说,他们发现了脊髓细胞分泌的一种分子,该分子在中枢神经系统(CNS)发育的关键阶段有助于引导轴突。

负责这项研究的马克·泰西耶-拉维涅解释说:“一种称为连合神经元的细胞,将轴突从神经系统的一侧投射到另一侧,并穿过称为中线的胚胎结构。”泰西耶·拉维涅(Tessier-Lavigne)是卡森(Carson)家庭教授,大脑发育与修复实验室负责人,洛克菲勒大学(Rockefeller University)校长。Tessier-Lavigne,博士后研究员Alexander Jaworski(现为布朗大学教授)正在研究小鼠,他们的合作者确定了新的轴突导向因子NELL2,并阐明了它如何使连合轴突向中线蠕动,以及轴突如何发生。然后离开该区域到达最终目的地。

一条复杂的道路

连合神经元建立连接CNS右侧和左侧的电路。许多先天性疾病与早期发育失败有关,连合轴突迷失了方向并建立了不适当的联系。

在过去的二十年中,由Tessier-Lavigne等人领导的工作已经确定了许多细胞分泌的分子-包括称为Netrins和Slits的两组蛋白质-指导着这些轴突的路线。这些因素可以通过结合在其尖端的受体而定向地吸引或排斥轴突。但是,科学家们仍然对神经元如何同时接收和整合来自多个指导线索的输入,或者它们对某些因素的响应随时间变化的方式还不完全了解。

Tessier-Lavigne说:“例如,连合神经元之所以能够到达中线,是因为它们被某些因素(包括Netrins)所吸引。”“但是一旦他们越过中线,他们就需要继续前进,并且这样做,神经元会以某种方式关闭其对引诱剂的敏感性。同时,神经元对中线的排斥因子(例如狭缝)变得敏感。这样可以防止他们回溯并帮助他们前进。”

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