这张显微镜图像显示了从神经元(多色)延伸出来的“电线”与人类大脑皮层中一种称为中间神经元(红色)的特殊类型的神经元相互作用。中间神经元有一个毛发状的触角,称为初级纤毛(也是红色的),隐藏在右上角的网状结构中。(图片来源:JeffLichtman和EvaAnton)
微小的毛发状“触角”从脑细胞表面伸出,现在,科学家们已经公布了这些电线在整个人类皮层中的详细图谱。他们希望新地图能够指导未来对导致这些结构失灵的一类疾病的研究。
被称为纤毛的毛状结构实际上存在于大多数真核细胞的表面,这意味着将其DNA容纳在细胞核中的复杂细胞。一些纤毛可以移动;例如,肺部的纤毛集体跳动以清除气道中的有害病原体。其他的,称为初级纤毛,是不动的,而是像触角一样,感知来自环境的信号并将它们传递到细胞核。
在大脑中,神经元及其相关的辅助细胞(称为神经胶质细胞)需要初级纤毛才能有效地接收和发送信号。然而,到目前为止,人们对纤毛在大脑中的结构或组织知之甚少,也不知道它们如何进入大脑中称为“连接组”的神经元之间的相互作用网络。
在10月27日发表在《神经元》杂志上的一项新研究中,科学家们构建了大脑外层或皮层中初级纤毛的三维图谱,皮层是大脑的一部分,大脑是大脑的部分。研究人员希望这张详细介绍56,个细胞的新地图将指导对纤毛病的研究,纤毛病是一类与纤毛功能破坏有关的疾病。
“构成纤毛的蛋白质突变存在许多认知困难,”共同资深研究作者,哈佛大学分子和细胞生物学教授JeffLichtman博士在一封电子邮件中告诉LiveScience。“这些研究可能表明,纤毛接触的人可能对他们的正常功能很重要,以及当该功能在疾病中出错时。
为了创建新地图,研究人员将人类大脑皮层六层的图像拼凑在一起;这些图像描绘了在治疗成年癫痫患者的手术中收集的组织样本的“切片”。研究小组一个接一个地观察了从每个脑细胞发出的纤毛,并研究了它们如何相互作用。
纤毛的大小和形状不同,具体取决于它们相互作用的细胞类型以及它们所在的皮层。纤毛也是一些突触结构的关键组成部分-神经元之间的连接,允许这些细胞相互交流-表明纤毛牢固地嵌入大脑的连接组中。
作者说,纤毛的多样性提出了“有趣的可能性”,即皮层中不同类型的纤毛可以以独特的方式调节神经元的活动。
展望未来,该团队希望进一步深入研究这些初级纤毛如何影响大脑中的神经回路,以及如何利用这些知识来治疗纤毛功能受阻的神经系统疾病