神经元生长的本质和培养

佛罗里达马克斯普朗克神经科学研究所的研究人员表明，位置与基因表达、连接和脑细胞的神经支配区域有关。

他们的研究发表在《神经科学》杂志上。

大脑由具有不同功能和细胞结构的不同区域组成。例如，众所周知，海马体参与记忆，在阿尔茨海默病等疾病中功能障碍，而新皮质参与感知、意识和语言等功能。海马体只有一个弯曲的细胞层，而新皮层有六个堆叠的细胞层。在细胞水平上，虽然它们共享抑制性中间神经元(INs)和兴奋性主要神经元(PNs)的规范类型，但在很大程度上，不同脑区的单一类型与基因表达、轴突形状、连接性和发育起源有关。

为了解决这个问题，在MPFI弗罗里达州马克斯普朗克神经科学研究所的研究团队负责人，Hiroki谷口实验室的研究人员使用了一种叫做吊灯细胞的独特IN类。顾名思义，这些神经元具有独特的吊灯形状。最重要的是，当它们的轴突伸出并连接到相邻的细胞时，它们几乎总是在神经元的相同位置——轴突的初始部分——缺失。这些强抑制连接控制着数百个相邻兴奋性PN的输出。这些刻板印象的特点以及吊灯状细胞存在于海马和新皮质的事实，使其成为研究单一典型神经元类型区域差异的理想模型。

为了可视化大脑中不同的细胞类型，研究人员通常需要获得这种细胞的遗传途径——仅在吊灯细胞中表达感兴趣基因的能力，但只能在邻近的神经元中表达。几年前，谷口开发了一种研究新皮层吊灯细胞的方法，但进入海马体的吊灯细胞仍然难以捉摸。石野裕子博士，谷口实验室的两位博士后研究员。迈克尔耶特曼博士紧随其后，煞费苦心地筛选分子，直到他们发现了一种分子——钙粘蛋白6，这种分子在海马枝形细胞中可靠地表达。幸运的是，已经有一种小鼠模型允许研究小组使用这种基因。表达用于比较两个细胞群。

现在，他们有能力比较这两个群体。他们发现，海马体中的吊灯状细胞可以使新皮层中的轴突扩张两次，并且连接次数是对应的。此外，海马枝形细胞在胚胎发育期间比新皮质细胞早出生几天。最后，研究小组在海马细胞中鉴定出一种钙调蛋白基因，该基因在新皮质细胞中没有表达——这表明这些细胞也可能表现出不同的功能特征。

科学家想知道是什么因素决定了这些细胞特征的区域差异。这些特征是由细胞生命开始时设定的基因预先决定的吗？还是他们在更有影响力的环境中“成长”？

为了回答自然和养育的问题，研究人员将生长成海马枝形细胞的细胞移植到新皮层，然后将生长成新皮层枝形细胞的细胞移植到海马体。每个人最终都会有新邻居的特征，这意味着他们成长的环境会强烈影响这些细胞的命运。

谷口解释说，这些结果表明，不同脑区中标准神经元类型的精确修饰可能有助于其功能多样化。未来的研究应阐明区域环境控制神经元表型变异的分子和细胞机制。

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