在大脑发育过程中,电流激发了神经元的多样性
大脑皮层是一个高度发达的大脑区域,负责诸如意识感知、事件预测和语言等智力功能。这些功能是由特定的神经元回路调节的。为了了解这些回路是如何在发育过程中出现的,来自瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究人员与一个美国团队合作,研究了是什么使神经元干细胞在胚胎生长过程中产生连续的神经元亚型。通过测量这些祖细胞的电活动,他们发现类似于给电池充电,膜电压值随着胚胎发育和新的神经元产生而增加。为了测试这种电荷的作用,神经科学家通过实验控制前体细胞电压值,让他们选择哪种类型的神经元正在发育。这些结果发表在细胞,揭示了生物电细胞特性在神经元多样性产生中的意外作用。
的脑皮质其特征在于,在开发期间组装以形成诸如熟练的运动和感觉集成的潜在功能的电路组装的多样性细胞类型。这些电路出现在两个阶段:首先在胚胎发生期间,何时神经元是出生后,出生后,当神经元相互联系形成的电路这些都是由环境所塑造的。
在胚胎时期,不同类型的皮层神经元是由叫做神经元的干细胞按照明确的顺序依次产生的祖细胞,位于大脑中深处。“我们想知道这些祖先如何能够了解每个胚胎年龄的内核类型,”尼拉医学院基本神经科学部的教授解释说,丹尼斯·贾法顿解释道。
电驱动原始行为
为了解决这个问题,Unige团队采取了一种不寻常的方法。“通常,基因被认为是细胞发展的恒星,”团队的研究员Ilaria Vitali解释道。“在这里,我们专注于另一个球员,这些祖细胞的电学性质。”
而电学性质在正常工作中的作用神经元电路是公认的,直到现在只有很少的信息,关于电荷在祖细胞性质中。使用直径小于两个微米的移液管刺穿细胞膜,神经电影学家能够测量神经元祖细胞的电荷,因为皮质在小鼠胚胎中形成。“我们发现的是,随着胚胎的增长和产生的神经元类型变得更加复杂,祖母电压值增加,”丹尼斯·贾巴登说。
为了控制这一过程,科学家们接下来要对胚胎细胞进行基因改造。“我们在祖细胞表面表达了小的合成通道,这使得我们可以通过充电或放电来随意控制它们的电压细胞“unige团队的研究和研究人员共同作者SabineFièvre萨宾·菲尔德(SabineFièvre)解释道。”事实证明,如果祖细胞在胚胎发生早期人工上充电,它们过早地产生了通常出生的神经元。“
Denis Jabaudon补充说:“相反,如果我们释放祖细胞,它们产生的神经元通常在胚胎生命中更早出生。”
这些结果表明,祖细胞的生物电活性在产生神经元多样性中起着重要作用。这有助于解释与异常电活动相关的一些神经系统疾病,如癫痫,如何在胚胎发生期间影响大脑发育。
进一步探索
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