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科學家揭示腦神經細胞產生機制 神經通路重組形式不同
日期：2024-12-26 03:23
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摘要：
人腦中大量的神經細胞由腦神經干細胞轉化得來。胎兒大腦在卵子受精后幾天便開始發育，出生前平均每分鐘約有25萬個神經細胞產生。等到出生一刻，嬰兒大腦中已有約1萬億個神經細胞等待外界信息的輸入。
近日，德國科學家一項新研究揭示了腦神經細胞產生的機制。新發現意味著人們有可能控制腦神經干細胞分化成腦神經細胞的過程，這為腦瘤的**帶來了希望。
神經干細胞首先需要自我增殖，才能繼而分化成神經細胞或用于支撐和分割神經細胞的膠質細胞。增殖與分化的過程必須維持平衡，一旦打破，便可能產生腦瘤等致命后果。為避...
人腦中大量的神經細胞由腦神經干細胞轉化得來。胎兒大腦在卵子受精后幾天便開始發育，出生前平均每分鐘約有25萬個神經細胞產生。等到出生一刻，嬰兒大腦中已有約1萬億個神經細胞等待外界信息的輸入。
近日，德國科學家一項新研究揭示了腦神經細胞產生的機制。新發現意味著人們有可能控制腦神經干細胞分化成腦神經細胞的過程，這為腦瘤的**帶來了希望。
神經干細胞首先需要自我增殖，才能繼而分化成神經細胞或用于支撐和分割神經細胞的膠質細胞。增殖與分化的過程必須維持平衡，一旦打破，便可能產生腦瘤等致命后果。為避免這種情況，整個過程需要嚴格控制。
德國波恩大學和德國神經退行性**中心的研究人員發現，神經干細胞增殖與分化過程中涉及了兩種功能迥異且相互抑制的物質：一種名為“Notch”，主要確保神經干細胞能夠自我復制，且不分化為神經細胞或膠質細胞；另一種名為“miR－9／9＊”，會阻礙神經干細胞增殖，同時促進神經干細胞分化為神經細胞。
研究人員認為，這兩種物質分別主管神經干細胞的增殖與分化，共同作用保證了神經干細胞以*佳狀態分化成神經細胞。研究人員希望在此研究的基礎上，未來可以控制大腦的細胞替換，從而**腦瘤等**。這項研究將發表在美國專業期刊《干細胞報告》上。
人和動物為何要睡眠？這個問題在生理學上仍是個謎。美國布蘭迪斯大學研究人員通過實驗發現，腦內有一種內穩平衡機制，其只發生在動物清醒時，在動物睡眠時會被抑制。而以往的研究認為，內穩平衡機制在清醒時不起作用，在睡眠中才會恢復。
解釋睡眠的神經科學理論目前主要有兩種：一種稱為“記憶鞏固”理論，認為在睡眠時，大腦會在“后臺”重播記憶；另一種稱為“內穩平衡”理論，認為腦中存在一種自我平衡的原狀穩態，稱為“內穩態”，睡眠對于腦網絡活動恢復內穩態非常重要。在清醒活動時，這種內穩態是被擾亂的。這種機制由布蘭迪斯大學研究人員*早提出。
內穩機制通過保持一種平均的放電率，使神經線路保持功能穩定，就像恒溫器保持室內溫度。所謂腦部可塑性，是指腦按照新經驗對神經通路進行重組的能力。為了研究動物清醒時各種行為的腦部塑造和內穩塑造之間有無交叉，布蘭迪斯大學生物學教授吉娜·特里簡諾團隊開發了新的算法，完整記錄了小鼠9天的腦活動，不間斷地跟蹤單個神經元活動超過200小時，以評估生理節奏和行為對神經內穩態的影響。
研究團隊發表在近期《細胞》雜志上的論文稱，實驗*終證明，內穩平衡基本只發生在動物清醒時，在睡眠時是被抑制的。自覺主動地保持清醒，會加強內穩態恢復期間的放電率，延長自然清醒的周期。當動物保持清醒，內穩平衡作用會被進一步強化。
這些發現提出了新的可能性，即大腦的可塑性還有另一種形式，就像記憶鞏固那樣，內穩平衡塑造也是一種，這些形式可能只是暫時分離，以防止互相干擾。此外，這一發現還有助深入研究行為、環境和生理節奏對腦部內穩態塑造機制的影響。
一組來自中國和歐洲的研究人員對**現象進行了詳細的分析，研究**是如何影響大腦中認知、感情和感知部分的。
研究對比了23名**人員和正常睡眠人員的腦部成像結果。研究人員主要關注的是大腦的白質體積。白質體積能夠體現被稱為髓鞘質的一種附在特殊蛋白質上的神經細胞，這種神經細胞能提高細胞間傳送信號的能力。早期的大腦圖像研究表明，**人士大腦中特定部分的差異可能是由于缺少髓鞘質所致。
研究人員發現，**人員（指有超過一個月時間的睡眠問題，白天困倦以及有睡眠障礙的人）與睡眠正常的人相比，其白質間關聯明顯更少，尤其是控制睡眠和清醒的區域。據推測，這些區域之間的信號干擾現象是由神經元周圍的髓鞘質減少導致的，因此他們之間的活躍度和關聯度降低。
科學家們發現，事實上**人員會失去83%也就是5/6的神經徑，這些神經徑大多數位于大腦右側，即控制情感及思考功能和像光感、嗅覺和觸覺這類感知功能的區域。未來還需要進行更多的研究來說明是什么可能導致**人員的大腦差異。目前，科學家研究發現控制老鼠大腦神經細胞，可以增強或者刪除特殊記憶內容，未來將有助于**癡呆癥患者。
不久的將來科學家可能消除人類大腦*不易忘懷的記憶內容，目前，美國石溪大學研究人員發現一種操控老鼠大腦神經細胞的方法，可以增強或者刪除特殊記憶。
這項發現有助于研制新的方法增強癡呆癥患者的快樂記憶，或者緩解創傷后壓力癥。通常情況下，科學家認為情緒記憶與杏仁核密切相關，雖然這種控制記憶的機制仍是一個謎團。在這項近期研究中，研究人員使用老鼠的一種恐懼基礎模型測試潛在的記憶機制，研究小組對乙酰膽堿進行操控，這是大腦組織的一種神經遞質，相當于一種記憶信號傳遞機制。
神經遞質通過膽堿能神經元傳遞至杏仁核，它存在于大腦組織之中，當杏仁核內神經遞質逐漸增多時，情緒記憶將被增強。為了模擬特殊的膽堿能神經元，研究人員使用光線控制活體組織細胞，這種方法叫做“光遺傳法”。
石溪大學醫學院神經生物學和行為學系主任洛娜·羅萊（Lorna Role）博士說：“情緒變化體驗的記憶非常強，是積極還是消極效果，我們的研究目標將確定記憶強度相關的機制。”他們發現當創傷記憶形成時，杏仁核釋放的乙酰膽堿將增多，伴隨著該記憶逐漸增強，記憶持續時間將是普通記憶的兩倍。
但在創傷經歷過程中，乙酰膽堿傳遞信息將逐漸減弱，洛娜博士解釋稱，這是非常令人驚奇的發現，意味著通過控制大腦乙酰膽堿環路將形成“無畏老鼠”。
