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Science:大脑发育并非以神经为中心

2017/09/04 来源:生物探索
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导读
9月1日发表在Science杂志上的研究文章发现,神经胶质细胞长期以来被认为是被动支持细胞的非神经细胞的集合,实际上对大脑神经细胞的发育至关重要。该结果改变了大脑发育以神经为中心的观点。


美国纽约大学的生物学家发现了大脑发育的一个意想不到的来源,这一发现为神经系统的构建提供了新的见解。

这篇9月1日发表在Science杂志上的研究文章发现,神经胶质细胞长期以来被认为是被动支持细胞的非神经细胞的集合,实际上对大脑神经细胞的发育至关重要

文章的第一作者Vilaiwan Fernandes解释说:“结果导致我们改变了大脑发育以神经为中心的观点,现在要感谢非神经元细胞如神经胶质细胞的贡献。事实上,我们的研究发现,只有当神经胶质细胞的贡献被解释时,关于神经细胞产生的时间、身份和协调性等大脑发育的基本问题才能被理解。”

大脑由两种广泛的细胞类型组成:神经细胞或神经元以及神经胶质细胞。神经胶质细胞是构成大脑体积一半以上的非神经细胞。神经生物学家往往注重前者,因为它们是形成信息处理网络的细胞。

然而,鉴于胶质细胞在大脑细胞构成中的优势,纽约大学的研究人员推测它们可能在大脑发育中起着重要作用。

为了探索这一点,他们研究了果蝇的视觉系统。该物种是这一系列研究的有力模型生物,因为它的视觉系统,有如人类的视觉系统,拥有重复的微型回路,在整个视野中检测和处理光。

这种动态让科学家特别感兴趣,因为随着大脑的发育,它必须协调视网膜神经元与大脑遥远区域其它神经元的协调。

在他们的研究中,纽约大学的研究人员发现,神经细胞的协调发展是通过大量的神经胶质细胞来完成的,这些神经胶质细胞从视网膜传递信号到大脑,以使大脑中的细胞成为神经细胞。


在视觉系统中建立连接的过程如上图所示:在发育过程中,感光细胞分泌Hedgehog引起神经上皮细胞形成的膜前体细胞。接下来,光感受器分泌成纤维细胞生长因子FGF和表皮生长因子EGF,引导中枢神经系统的胶质细胞前体细胞迁移、分化和包裹光感受器细胞轴突。神经胶质包裹的轴突产生胰岛素样的肽诱导前体细胞分化为L1~L5神经元。

论文的资深作者纽约大学生物学教授Claude Desplan说:“作为一个信号传递的中介,胶质细胞不仅精确控制神经元何时和在哪里产生,也控制神经元会发展成什么类型。

参考资料

Glia relay differentiation cues to coordinate neuronal development in Drosophila

Glia put visual map in sync

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