Cell:對大腦靈活性的全新認識
日期:2014-11-10 09:09:26
迄今為止,人們對大腦適應性機制的理解還是建立在動物實驗基礎上的。瑞典Karolinska研究所的科學家們對人類大腦進行了研究,發現過去的建立的理論并不正確。
少突膠質細胞(oligodendrocyte)是大腦的一種支持細胞,它們在神經系統的細胞通訊中起到了重要的作用。本期Cell雜志發表的這項新研究指出,人腦的少突膠質細胞比大鼠和小鼠要復雜得多,為人腦賦予了更高水平的靈活性。
學習就是腦部神經細胞建立新連接的過程,在這一過程中,神經細胞和神經沖動的傳遞都很重要。髓鞘是包裹神經纖維的絕緣層,大量髓鞘能加速神經沖動,幫助大腦學習。在學習的時候,大腦相應區域的髓鞘產量會大大提升。
髓鞘是少突膠質細胞生產的,這種細胞近年來受到了很大的關注。小鼠和大鼠研究表明,在動物神經細胞需要更多髓鞘的時候,就會生成新少突膠質細胞替代舊細胞。人們推測,同樣的過程也適用于人類大腦。然而Karolinska研究所的研究團隊發現,事實并非如此。
在人腦中,少突膠質細胞的生產水平是很低的,但髓鞘的量依然可以根據需要進行調節。換句話說,人腦似乎對這種調節早有準備。而小鼠和大鼠要增加髓鞘產量,只能依賴于新少突膠質細胞的生成。
Karolinska研究所的團隊對55名死者的大腦進行了研究,死者的年齡范圍在1歲到92 歲之間。他們發現出生時的少突膠質細胞大多還未成熟,不過它們成熟得很快,到五歲的時候絕大多數少突膠質細胞就已成熟。在那之后,這些細胞的更新率就很低了。每年只有1/300的少突膠質細胞進行替換,也就是說大多數少突膠質細胞是伴隨我們終身的。
研究人員在這項研究中采用了一種巧妙的方法。冷戰期間的核武器試驗令大氣中的碳14水平劇烈提升,這些同位素在細胞中留下了印記。研究人員通過測定少突膠質細胞里的碳14水平,來確定這些細胞的年齡。
“我們意外地發現,人類少突膠質細胞可以調節自己的髓鞘產量,不需要小鼠那樣的新舊細胞更替。這種優勢能讓我們適應和學習得更快。髓鞘生產與許多神經學疾病有關,比如MS。現在我們對這一過程有了新的基本認識,”領導這項研究的Jonas Frisén教授說。
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