人類(lèi)大腦為什么有別于其他動(dòng)物的大腦?這是該領(lǐng)域最有趣也最難回答的難題之一。近日,科學(xué)家們找到了可能的答案:他們在人類(lèi)大腦中發(fā)現了一種新的神經(jīng)元,而且是嚙齒類(lèi)動(dòng)物所沒(méi)有的。
8月27日,《Nature Neuroscience》期刊發(fā)表了這一篇題為“Transcriptomic and morphophysiological evidence for a specialized human cortical GABAergic cell type”的文章,來(lái)自于A(yíng)llen腦科學(xué)研究所的研究人員 Ed Lein和賽格德大學(xué)的神經(jīng)系統學(xué)家Gabor Tamas帶領(lǐng)團隊發(fā)現了一種新型的人類(lèi)腦細胞——“玫瑰果神經(jīng)元”(rosehip neurons),在這些新細胞的中心周?chē)?,由軸突形成的密集束看起來(lái)就像一朵花瓣已經(jīng)脫落的玫瑰。
玫瑰樣的新細胞?
在這項新研究中,科學(xué)家們選取了兩名捐贈者(去世時(shí)五十多歲)的大腦組織樣本,分析了大腦皮層頂層部分(負責人類(lèi)意識以及一些被認為是人類(lèi)特有的功能)。相比于其他動(dòng)物,人腦的這一區域面積較大。“它是大腦中最復雜的部分,通常被認為是自然界中最復雜的結構。” Ed Lein表示道。
Gabor Tamas實(shí)驗室利用神經(jīng)科學(xué)的經(jīng)典方法研究人類(lèi)大腦,即對細胞形狀、電特性進(jìn)行詳細的檢測。而Ed Lein課題組負責研究人類(lèi)腦細胞之間和小鼠腦細胞之間獨特的基因組合。
幾年前,當Gabor Tamas訪(fǎng)問(wèn)Allen研究所時(shí),他介紹了關(guān)于人類(lèi)特殊腦細胞類(lèi)型的最新研究成果。兩個(gè)研究小組很快發(fā)現,他們使用了完全不同的技術(shù),但是卻找到了同一類(lèi)細胞。
于是,他們開(kāi)始合作,最終發(fā)現玫瑰果神經(jīng)元會(huì )啟動(dòng)一組獨特的基因,且在小鼠大腦中從未被發(fā)現過(guò)。玫瑰果神經(jīng)元會(huì )與另一種類(lèi)型的神經(jīng)元,即椎體神經(jīng)元(pyramidal neurons)形成突觸。
功能:類(lèi)似于“剎車(chē)”
這一新發(fā)現的神經(jīng)元屬于抑制性神經(jīng)元,可以抑制大腦中其他神經(jīng)元的活動(dòng)??茖W(xué)家們尚不清楚這些細胞在人類(lèi)大腦中的作用,但是它們在小鼠體內的缺失表明在實(shí)驗室動(dòng)物身上模擬人類(lèi)大腦疾病很困難。
這項新研究雖然尚未證實(shí)這一特殊腦細胞是人類(lèi)所獨有的,但是嚙齒動(dòng)物確實(shí)不存在這一類(lèi)細胞。研究人員推測,這一神經(jīng)元可能只存在于人類(lèi)或靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的大腦中。
玫瑰果神經(jīng)元的獨特之處在于,它們只附著(zhù)在其“細胞伴侶”的特定部位。這表明,它們可能以一種非常特殊的方式調控信息流。
“玫瑰果神經(jīng)元就像一個(gè)‘剎車(chē)’,會(huì )讓‘汽車(chē)’在特定的位置停下來(lái)。而且這一特質(zhì)并不是所有動(dòng)物都有的。” Gabor Tamas比喻道,“它可以停在其他神經(jīng)細胞不能停的地方。”
下一步
研究人員表示,盡管科學(xué)家們還不知道玫瑰果神經(jīng)元是否真的是人類(lèi)獨有的,但是它們并不存在于嚙齒動(dòng)物身上,這對于模式動(dòng)物而言是一個(gè)打擊,因為一直以來(lái)小鼠都是人類(lèi)疾病的完美模型,特殊是對于神經(jīng)系統類(lèi)疾病。
研究團隊計劃下一步在因為神經(jīng)類(lèi)疾病而去世的患者大腦樣本中尋找玫瑰果神經(jīng)元,以驗證它們在疾病中是否發(fā)生改變。
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