Cell:對(duì)大腦靈活性的全新認(rèn)識(shí)
日期:2014-11-10 09:09:26
迄今為止,人們對(duì)大腦適應(yīng)性機(jī)制的理解還是建立在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。瑞典Karolinska研究所的科學(xué)家們對(duì)人類大腦進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)過(guò)去的建立的理論并不正確。
少突膠質(zhì)細(xì)胞(oligodendrocyte)是大腦的一種支持細(xì)胞,它們?cè)谏窠?jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞通訊中起到了重要的作用。本期Cell雜志發(fā)表的這項(xiàng)新研究指出,人腦的少突膠質(zhì)細(xì)胞比大鼠和小鼠要復(fù)雜得多,為人腦賦予了更高水平的靈活性。
學(xué)習(xí)就是腦部神經(jīng)細(xì)胞建立新連接的過(guò)程,在這一過(guò)程中,神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞都很重要。髓鞘是包裹神經(jīng)纖維的絕緣層,大量髓鞘能加速神經(jīng)沖動(dòng),幫助大腦學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)的時(shí)候,大腦相應(yīng)區(qū)域的髓鞘產(chǎn)量會(huì)大大提升。
髓鞘是少突膠質(zhì)細(xì)胞生產(chǎn)的,這種細(xì)胞近年來(lái)受到了很大的關(guān)注。小鼠和大鼠研究表明,在動(dòng)物神經(jīng)細(xì)胞需要更多髓鞘的時(shí)候,就會(huì)生成新少突膠質(zhì)細(xì)胞替代舊細(xì)胞。人們推測(cè),同樣的過(guò)程也適用于人類大腦。然而Karolinska研究所的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),事實(shí)并非如此。
在人腦中,少突膠質(zhì)細(xì)胞的生產(chǎn)水平是很低的,但髓鞘的量依然可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。換句話說(shuō),人腦似乎對(duì)這種調(diào)節(jié)早有準(zhǔn)備。而小鼠和大鼠要增加髓鞘產(chǎn)量,只能依賴于新少突膠質(zhì)細(xì)胞的生成。
Karolinska研究所的團(tuán)隊(duì)對(duì)55名死者的大腦進(jìn)行了研究,死者的年齡范圍在1歲到92 歲之間。他們發(fā)現(xiàn)出生時(shí)的少突膠質(zhì)細(xì)胞大多還未成熟,不過(guò)它們成熟得很快,到五歲的時(shí)候絕大多數(shù)少突膠質(zhì)細(xì)胞就已成熟。在那之后,這些細(xì)胞的更新率就很低了。每年只有1/300的少突膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行替換,也就是說(shuō)大多數(shù)少突膠質(zhì)細(xì)胞是伴隨我們終身的。
研究人員在這項(xiàng)研究中采用了一種巧妙的方法。冷戰(zhàn)期間的核武器試驗(yàn)令大氣中的碳14水平劇烈提升,這些同位素在細(xì)胞中留下了印記。研究人員通過(guò)測(cè)定少突膠質(zhì)細(xì)胞里的碳14水平,來(lái)確定這些細(xì)胞的年齡。
“我們意外地發(fā)現(xiàn),人類少突膠質(zhì)細(xì)胞可以調(diào)節(jié)自己的髓鞘產(chǎn)量,不需要小鼠那樣的新舊細(xì)胞更替。這種優(yōu)勢(shì)能讓我們適應(yīng)和學(xué)習(xí)得更快。髓鞘生產(chǎn)與許多神經(jīng)學(xué)疾病有關(guān),比如MS。現(xiàn)在我們對(duì)這一過(guò)程有了新的基本認(rèn)識(shí),”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Jonas Frisén教授說(shuō)。