就像登山者一样，神经需要专家的指导才能找到方向

就像几十个夏尔巴人带领徒步旅行者爬上险恶的喜马拉雅山脉到达顶峰一样，神经系统依赖于神经元轴突精细的引导线索的时间和位置——像线一样的投射——来成功地到达体内的目的地。现在，索尔克研究所的研究人员发现了神经元如何通过倾听方向在复杂的细胞环境中导航，同时过滤不适当的指令以避免迷路。研究结果发表在神经元2019年3月19日。

“神经系统中有100万亿个连接，由2万个基因控制，其中大约有10个基因家族已知参与控制轴突引导。我们想了解大自然用来连接宇宙中最复杂的生物机器的聪明的遗传系统，”索尔克教授、资深作者、霍华德·休斯医学研究所研究员塞缪尔·普法夫说。“因此，我们开始研究如何运动神经元找到它们与身体肌肉的联系，这对我们的大脑将信息传递给肌肉以允许运动至关重要。”

大脑控制着数百块不同的肌肉，以保证精确的运动。在发育过程中，大脑中的运动神经元脊髓将它们的轴突延伸到中枢神经系统之外，与中枢神经系统相连肌肉细胞在身体里。每个运动神经元都依赖于一组基因来确保轴突正确地生长到肌肉上。

“从最广泛的意义上讲，我们希望通过识别参与异常运动神经元发育的基因，我们可以更好地理解其他情况下(如癌症)细胞信号的复杂性，”第一作者达里奥·博纳米(Dario Bonanomi)说，他曾是普法夫实验室的博士后，现在是圣拉斐尔科学研究所的小组负责人。“这项工作不仅向我们展示了神经系统是如何发育的，而且更一般地说，还展示了细胞是如何在体内交流、移动和创造结构的。”

找到基因对运动神经元轴突引导很重要的是，研究小组进行了基因筛选，并在他们设计的小鼠模型中使用绿色荧光蛋白观察运动神经元轴突生长的位置。然后，研究小组追踪轴突，看看何时做出了正确和不正确的生长决定。通过这种轴突追踪，科学家们发现了一种导致运动轴突错走的基因突变。在这种情况下，运动神经元轴突走了弯路，从未与肌肉正确连接。

经过进一步调查，科学家们发现这些运动神经元爬上了脊髓的边缘而不是正确地离开去迎接他们肌肉目标。研究小组确定了导致这种有害突变的基因为p190，该基因以前被认为在癌症抑制中发挥作用，但在发育过程中没有涉及建立神经元连接。

研究人员进行了一系列实验来研究p190如何影响离开脊髓的轴突。他们发现，尽管轴突通常会被脊髓中的一种叫做网蛋白的蛋白质吸引，但在很短的时间内，p190充当了一个遮挡物，因此轴突不理会网蛋白，被引导到脊髓之外。在轴突安全离开中枢之后神经系统，这个眼罩被移除。如果没有p190，轴突就会被网蛋白吸引，不能正确地离开脊髓，因此永远不会与肌肉连接。

本杰明·h·刘易斯主席普法夫补充说:“这些结果提供了对细胞用于相互通信的难以想象的复杂性的机制洞察。”

研究人员说，下一步是研究p190的控制机制，以及影响其活动时间的因素。