科学家揭示了连接大脑皮层的机制

美国VTC的弗拉林生物医学研究所(Fralin Biomedical research Institute)教授迈克尔·福克斯(Mob欧宝直播nbaichael Fox)领导的一个研究小组已经确定了能够产生胶原蛋白的脑细胞类型，胶原蛋白是一种对大脑中抑制回路的形成至关重要的蛋白质。

这项研究发表在神经科学杂志，描述了健康大脑发育的一个未知分子机制。

这一发现有朝一日可能帮助科学家们为开发成熟或修复细胞网络并减轻疾病的新药奠定基础。

神经元和胶质植物是最丰富的脑细胞类型。Glia，特别是星形胶质胶质，称为星形胶质细胞，释放信号分子，支持健康突触的生长和维持，神经元之间的化学通信结构。

然而在这项研究中，福克斯的团队发现，一种类型的Interneuron，一种细胞类型，其解释和中继来自其他神经元的信息，产生大多数脑衍生的胶原19以刺激突触形成。

“当许多研究都在确定星形胶质细胞的类似于中间神经元的作用时，我们已经确定了中间神经元的类似于中间神经元的作用，这是出乎意料的，”福克斯说，他同时也是弗吉尼亚理工大学理学院神经科学学院的主任。

在之前的研究中，Fox的团队发现，缺乏编码胶原蛋白19的基因的老鼠，在位于大脑海马体和新皮质的神经元细胞体周围，表现出抑制突触的缺失。在人类中，这些大脑区域涉及认知功能，如推理、语言、感知、记忆和学习。它们还被证明在小鼠的感官感知、记忆和学习方面发挥作用。

这些大脑区域的神经元之间过度兴奋的连接可以解释为什么有这种基因突变的老鼠更容易发生癫痫和行为异常。这种基因也与人类的神经精神疾病有关。据美国国家精神卫生研究所(National Institute of Mental Health)称，该基因在人类中的缺失可能与家族性精神分裂症(schizophrenia)病例有关。超过200万美国人患有这种脑部疾病。

但是福克斯早期关于胶原蛋白重要性的发现引发了另一个问题:这种蛋白质来自哪里?

在这项新的研究中，科学家们使用核糖核酸探针(核糖核酸的小片段，与互补的RNA片段结合)在正常小鼠、野生型小鼠和基因突变小鼠中寻找不同的细胞类型标记物。这种方法表明，大部分脑源性胶原蛋白是由一种中间神经元产生的。

这种Interneuron类型是Neocortex中首批开发的类型，它在帮助周围的突触电路成熟方面发挥作用。在这种情况下，在这种类型的中性释放胶原19分子之后，蛋白质用作指示另一种丰富类型的中间核来产生抑制突触的信号。

福克斯说：“最初，当我们提出这一点时，有些人认为这是一个神经元可能会影响另一个细胞的发展，即当它们没有突触耦合时，福克斯说。

一个人大约20%的身体质量是由胶原构成的，胶原是包裹器官、肌肉和细胞结构的结缔组织基质。由于胶原蛋白的复杂分子结构，只要一个小小的遗传变异就会改变蛋白质的形状，使胶原蛋白分子成为无用的废物，细胞会破坏并部分回收利用。

胶原基因突变与结缔组织疾病的一连串联系，但福克斯说他们仍然在大脑中仍然望而轻松。

福克斯说:“让我对这个项目感兴趣的是，我们对胶原蛋白等细胞外基质蛋白在调节健康回路形成中的作用知之甚少。”“当你是一名选修神经科学课程的学生时，你通常会学到，大脑中没有很多结缔组织，但我们越来越多地发现，这些细胞外基质蛋白的存在实际上似乎为健康奠定了基础大脑发展。”

福克斯的实验室计划在这一发现的基础上，开发新的方法来重新刺激患病或受伤大脑中的抑制性突触生长。该研究小组此前发现，从这种胶原蛋白中提取的一种小肽，即基质蛋白，足以促进细胞中抑制性突触的生长胶原19.

“我们想把我们所了解到的这些回路如何发展成治疗方法，”福克斯说。“我们已经发现了一种肽，它在刺激抑制性突触形成方面有一些前景，并且正在研究如何使用它。”

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