生物学家向我们展示了脑细胞是如何获得信息并形成一个信号网络的

当你想到神经元时，想象一棵树。一个健康的脑细胞看起来确实像一棵布满树冠的树。有一个主干，这是细胞的细胞核;有一个根系统，包含在一个轴突中;这些是树枝，叫做树突。

你大脑中的神经元将信号从一个传递到另一个，就像在玩一个精心设计的、闪电般快速的电话游戏，轴突作为发射器，树突作为接收器。这些信号起源于大脑，并通过全身传递，最终形成简单的动作，如摆动脚趾，到更复杂的指令，如遵循一个想法。

就像你可以通过树冠来判断一棵树是否健康一样，科学家也可以通过树突分支来判断一个神经元是否健康。但树突生长的原因以及生长指令的来源一直不清楚。

爱荷华大学的生物学家已经确定了一组与神经元相关的基因有助于调节树突的生长。但有一个问题:这些基因，称为-原钙粘蛋白，必须与每个神经元完全匹配细胞正确生长树突。

这些发现可能为神经元中突发性或滞发性树突生长的原因提供新的见解，这可能有助于解释一些心理健康疾病的生物学原因，也有助于研究人员更好地了解早产婴儿的大脑发育。

“中断树突分枝在自闭症和精神分裂症患者的大脑,所以流程就像我们在这里发现了可能与人类疾病,”约书亚韦纳说,分子生物学家UI和相应的作者,本月发表在《华尔街日报》细胞的报道。

原钙粘蛋白被称为“粘附分子”，因为它们从细胞膜上伸出来，将细胞结合在一起。研究人员通过给予小鼠发育中的脑细胞与周围细胞相同的γ -原钙粘蛋白来了解它们的作用。当他们这样做时，细胞长出了更长的、更复杂的树突。但是，当研究人员用不同于周围细胞的γ -原钙粘蛋白装备老鼠神经元时，树突状细胞的生长受到了阻碍。

人类的大脑充满了神经元。科学家们认为成年人有1000亿个脑细胞，每个脑细胞都彼此靠近，并通过轴突和树突寻求联系。神经元的树突网络越密集，细胞就越容易与其他细胞接触并帮助传递信号。

-原钙粘蛋白的作用就像分子维可牢尼龙搭扣，将神经元结合在一起，指导它们生长树突。Weiner和他的团队在观察到小鼠脑细胞中-原钙粘蛋白被抑制的微小树突生长时，发现了它们的作用。

研究人员在这项新研究中做了进一步的研究。他们在老鼠大脑皮层(大脑中处理语言和信息的区域)的神经元中表达了相同类型的-原钙粘蛋白(标记为A1或C3)。五周后，这些神经元有了相当大的树突网络，这表明大脑健康、功能正常。同样地，当他们在一个神经元中启动一个与周围细胞不同的γ -原钙粘蛋白基因时，老鼠的树突生长在相同的时间内受到限制。

这很重要，因为人类神经元携带多达6种-原钙粘蛋白，这意味着有许多潜在的组合在起作用。然而，“让树突生长”的信号似乎只有在携带相同的γ -原钙粘蛋白基因的神经元配对时才会发生。

“神经元实际上关心它们与谁配对，”文理学院生物系副教授Weiner说。“它利用了我们从培养皿中的生化研究中了解到的东西，表明原钙粘蛋白确实在发育过程中介导了这些匹配的相互作用大脑。"

研究小组报告称，星形胶质细胞也在神经元树突的发育中发挥作用。星形胶质细胞是一种胶质细胞(希腊语为“胶”)，它有助于连接神经元和加速信号。当星形胶质细胞和神经元之间的分子结合完全匹配时，神经元就完全形成了树突研究人员报告说。

“我们的数据表明，g-Pcdhs (γ -原钙粘蛋白)通过嗜同匹配在局部促进树突树枝化，并证实了体内的连通性依赖于神经元和之间的分子相互作用神经元还有星形胶质细胞，”作者写道。

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