大脑的多样性——数百万神经元如何变得独一无二
大脑中怎么可能出现这么多不同且高度特异性的神经元类型?巴塞尔大学生物中心的研究人员开发的数学模型表明，不同的基因变体可以产生这样的随机多样性。科学家在细胞的报道尽管新形成的神经元数不清，但基因变异使神经元单独且精确地发挥其特定功能。
大脑是最复杂的器官，大约有1000亿个神经元．为了信息的正确传输和正常运作，个人细胞必须通过编程与正确的交互伙伴连接。基因决定神经元的功能。大约3万基因然而，仅凭这些并不足以创造必要的多样性单个神经元．
巴塞尔大学生物中心的Attila Becskei团队研究了胚胎干细胞向神经元发育的过程，并建立了其发育的数学模型。它展示了观察到的神经元多样性和精度是如何通过基因变异实现的，即所谓的异构体。
基因变异确保个性
单个基因的不同变体使个体神经元的发育具有极大的多样性。“只有异构体的组合才有可能由数量相当有限的基因产生如此多样化的神经元群体。异构体的组合是随机选择的。然而，这种随机的过程会导致个体细胞中表达的异构体数量的巨大变化，”Becskei说。然而，具有相同或相似数量的表达基因对于神经元与其他神经元特异性相互作用是重要的。
单个神经元的发育是一种随机释放的大规模生产。数以百万计的神经元就像在流水线上一样形成。但是如何在这个过程中达到精度呢?结果让研究人员感到惊讶:“我们的数学模型证明了组合多样性和精确性并不是相互对立的现象，而是携手合作，”Becskei解释道。与之前的预期相反，细胞中不同亚型的数量和专有精度在神经元成熟过程中同时增加。简而言之:越多同种型变异体在单个神经元中的排他性越强，分布越均匀。
由于每个基因的表达不同，并不是所有基因都有不同的异构体，因此这一发现并不能适用于所有基因。在未来，Becskei的研究小组计划调查更多的基因，并研究确保神经元个性的策略。哪个功能与每个神经元的独特性有关是另一个需要研究的问题。
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