凋落的玫瑰?Nature子刊:科学家在人类大脑中发现新的脑细胞
2018/08/29
人类大脑为什么有别于其他动物的大脑?这是该领域最有趣也最难回答的难题之一。近日,科学家们找到了可能的答案:他们在人类大脑中发现了一种新的神经元,而且是啮齿类动物所没有的。


人类大脑中一种新发现的 “玫瑰果”神经元(a rosehip neuron)(图片来源:赛格德大学)

8月27日,《Nature Neuroscience》期刊发表了这一篇题为“Transcriptomic and morphophysiological evidence for a specialized human cortical GABAergic cell type”的文章,来自于Allen脑科学研究所的研究人员 Ed Lein和赛格德大学的神经系统学家Gabor Tamas带领团队发现了一种新型的人类脑细胞——“玫瑰果神经元”(rosehip neurons),在这些新细胞的中心周围,由轴突形成的密集束看起来就像一朵花瓣已经脱落的玫瑰。


玫瑰样的新细胞?

在这项新研究中,科学家们选取了两名捐赠者(去世时五十多岁)的大脑组织样本,分析了大脑皮层顶层部分(负责人类意识以及一些被认为是人类特有的功能)。相比于其他动物,人脑的这一区域面积较大。“它是大脑中最复杂的部分,通常被认为是自然界中最复杂的结构。” Ed Lein表示道。

Gabor Tamas实验室利用神经科学的经典方法研究人类大脑,即对细胞形状、电特性进行详细的检测。而Ed Lein课题组负责研究人类脑细胞之间和小鼠脑细胞之间独特的基因组合。

几年前,当Gabor Tamas访问Allen研究所时,他介绍了关于人类特殊脑细胞类型的最新研究成果。两个研究小组很快发现,他们使用了完全不同的技术,但是却找到了同一类细胞。

于是,他们开始合作,最终发现玫瑰果神经元会启动一组独特的基因,且在小鼠大脑中从未被发现过。玫瑰果神经元会与另一种类型的神经元,即椎体神经元(pyramidal neurons)形成突触。

功能:类似于“刹车”

这一新发现的神经元属于抑制性神经元,可以抑制大脑中其他神经元的活动。科学家们尚不清楚这些细胞在人类大脑中的作用,但是它们在小鼠体内的缺失表明在实验室动物身上模拟人类大脑疾病很困难。

这项新研究虽然尚未证实这一特殊脑细胞是人类所独有的,但是啮齿动物确实不存在这一类细胞。研究人员推测,这一神经元可能只存在于人类或灵长类动物的大脑中。

玫瑰果神经元的独特之处在于,它们只附着在其“细胞伴侣”的特定部位。这表明,它们可能以一种非常特殊的方式调控信息流。

玫瑰果神经元就像一个‘刹车’,会让‘汽车’在特定的位置停下来。而且这一特质并不是所有动物都有的。” Gabor Tamas比喻道,“它可以停在其他神经细胞不能停的地方。”

下一步

研究人员表示,尽管科学家们还不知道玫瑰果神经元是否真的是人类独有的,但是它们并不存在于啮齿动物身上,这对于模式动物而言是一个打击,因为一直以来小鼠都是人类疾病的完美模型,特殊是对于神经系统类疾病。

研究团队计划下一步在因为神经类疾病而去世的患者大脑样本中寻找玫瑰果神经元,以验证它们在疾病中是否发生改变。

责编:悠然

参考资料:

Scientists identify a new kind of human brain cell

Mysterious new brain cell found in people

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  • Transcriptomic and morphophysiological evidence for a specialized human cortical GABAergic cell type

    We describe convergent evidence from transcriptomics, morphology, and physiology for a specialized GABAergic neuron subtype in human cortex. Using unbiased single-nucleus RNA sequencing, we identify ten GABAergic interneuron subtypes with combinatorial gene signatures in human cortical layer 1 and characterize a group of human interneurons with anatomical features never described in rodents, having large ‘rosehip’-like axonal boutons and compact arborization. These rosehip cells show an immunohistochemical profile (GAD1+CCK+, CNR1–SST–CALB2–PVALB–) matching a single transcriptomically defined cell type whose specific molecular marker signature is not seen in mouse cortex. Rosehip cells in layer 1 make homotypic gap junctions, predominantly target apical dendritic shafts of layer 3 pyramidal neurons, and inhibit backpropagating pyramidal action potentials in microdomains of the dendritic tuft. These cells are therefore positioned for potent local control of distal dendritic computation in cortical pyramidal neurons.

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