杜克大学的研究人员在成人大脑中发现一种新型的神经元，它能够告诉干细胞制造更多的新神经元。尽管实验是在早期阶段，但这项发现打开了一个诱人的可能性,即大脑也许可以从内部自我修复。该研究结果刊登在6月1日的Nature Neuroscience的网络版上。
大脑有能力直接制造新的神经元，神经科学家已经对此怀疑了一段时间。但他们难以确定，这些指令来自哪里。细胞生物学、神经生物学和儿科的副教授Chay Kuo医学博士对此解释道。
在小鼠的一项研究中，他的研究小组发现了一个先前不为人知的神经元群，它们在成人大脑的脑室下区(SVZ)神经发生微环境内，与纹状体相邻。这些神经元表达了胆碱乙酰转移酶(ChAT)，这些酶用来制造神经递质乙酰胆碱。利用光遗传学工具，研究组上下调整这些ChAT+神经元的发射频率激光，这使得他们能够清楚地看到大脑中的神经干细胞的增殖变化。
Kuo说，成熟的ChAT+神经元群只是一个未被描述的神经回路的一部分，它们似乎能够与干细胞谈判，并告诉它们增加新的神经元的生产。研究人员目前还不知道这个回路的所有成分，也没有它使用的代码，但通过控制ChAT+神经元的信号，郭和他的杜克大学的同事们已经确定，这些神经元是必要的和充分控制SVZ微环境生产新的神经元。
“我们一直致力于确定成人大脑中的神经再生是如何得以持续的。因此，发现这样一个隐藏的神经回路，它可以直接指导干细胞产生更多未成熟的神经元，这是非常意外和令人兴奋的，” Kuo说。“这就像是个迷人的寻宝游戏，在一个似乎没有出路的多元空间中。”
Kuo说，这个项目始于五年多前，当第一作者帕特里夏·派斯-冈萨雷斯，一个博士后研究员，碰到神经元突起接触的神经干细胞，同时研究SVZ微环境是如何组装的。
这些年轻的神经元注定是由啮齿类动物的嗅球的这些信号产生，因为小鼠需要大量的大脑区域专门处理嗅觉和需要这些新的神经细胞来支持学习。Kuo说，但在人类中，有一个更令人印象深刻的嗅球，这有可能是为其他大脑区域产生新的神经元。一个这样的区域可以是纹状体，处于皮层和复杂的基底神经节之间的一个区域，它介导了运动和认知控制。
“大脑放弃了侧脑室周围的优质房产，是为了SVZ微环境能够为这些干细胞提供住房，” Kuo说。“这是不是某种工厂接单?” 博士后Brent Asrican做了重点观察，新型的ChAT+神经元显然听到了SVZ干细胞。
中风损伤的啮齿类动物的研究已经指出SVZ细胞明显迁移到邻近的纹状体。而就在上个月在Cell杂志上，瑞典的研究人员首次在人脑纹状体发现称为中间神经元的新的控制神经元。他们报告说，在亨廷顿氏症患者中，有趣的是，这个区域似乎缺乏新生儿中间神经元。
“这是控制这些干细胞的一个非常重要的和相关的细胞群，”伦斯勒理工学院的神经干细胞研究所的主任Sally Temple(未参与这项研究)说。“观看现在脑室下区的神经分布是如何进入游戏的，这是非常有趣的。”
Kuo的研究小组发现这个系统遵循胆碱能信号，但其他组遵循多巴胺和血清素信号到达同一个微环境，Temple说。“这是一个非常热门的领域，因为它是一个美丽的干细胞微环境研究，这是个华丽的微环境市场，在那里你可以观察细胞与细胞之间的相互作用。”
Kuo希望，研究人员通过这些新发现的思路，最终能够找到方法参与大脑的某些回路导致硬件升级。如果你能提升大脑的硬件跟上新软件，这岂不是更好吗?Kuo说，或许还会有一种方法来合并行为疗法和脑部损伤后的干细胞治疗，以重建一些损害。
Kuo说，前面的问题都是来自于新的ChAT+神经元的上游和下游。上游，是什么大脑信号告诉ChAT+神经元开始要求干细胞制造更年轻的神经元?下游方面，是什么指令控制干细胞对ChAT+电活动的不同频率作出反应?
还有个大问题是，在某种程度上能够引入新的组件集成到现有的神经元回路中，这一做法会使大脑的一部分可能通常会抗拒。“我认为一些神经回路会欢迎新成员，有些则没有，” Kuo说。
原文摘要：
Identification of distinct ChAT+ neurons and activity-dependent control of postnatal SVZ neurogenesis
Patricia Paez-Gonzalez Brent Asrican Erica Rodriguez Chay T Kuo
Postnatal and adult subventricular zone (SVZ) neurogenesis is believed to be primarily controlled by neural stem cell (NSC)-intrinsic mechanisms, interacting with extracellular and niche-driven cues. Although behavioral experiments and disease states have suggested possibilities for higher level inputs, it is unknown whether neural activity patterns from discrete circuits can directly regulate SVZ neurogenesis. We identified a previously unknown population of choline acetyltransferase (ChAT)+neurons residing in the rodent SVZ neurogenic niche. These neurons showed morphological and functional differences from neighboring striatal counterparts and released acetylcholine locally in an activity-dependent fashion. Optogenetic inhibition and stimulation of subependymal ChAT+ neuronsin vivo indicated that they were necessary and sufficient to control neurogenic proliferation. Furthermore, whole-cell recordings and biochemical experiments revealed direct SVZ NSC responses to local acetylcholine release, synergizing with fibroblast growth factor receptor activation to increase neuroblast production. These results reveal an unknown gateway connecting SVZ neurogenesis to neuronal activity-dependent control and suggest possibilities for modulating neuroregenerative capacities in health and disease.
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来源：网络转载
狗仔卡
发表于 2014-6-23 08:36:34
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发表于 2014-6-23 11:57:11
