神经科学研究利用干细胞来了解神经元如何在大脑中连接和交流

科罗拉多州立大学新发表的研究解答了有关大脑细胞连接的基本问题，这可能有助于开发治疗自闭症、癫痫或精神分裂症等神经系统疾病的药物。

这项研究发表在《美国科学院院刊》上，重点研究了大脑中的神经元如何通过高度专业化的亚细胞结构突触相互传递信息。这些精细的结构是通过电化学信号控制整个神经系统的许多过程的关键，而损害其发育的基因致病突变可能导致严重的精神障碍。

助理教授索哈姆·钱达 (Soham Chanda) 表示，尽管突触在连接不同大脑区域的神经元方面发挥着重要作用，但其形成和功能方式仍不太清楚。

为了回答这个基本问题，Chanda 和他在生物化学和分子生物学系的团队专注于一种特殊而重要的突触类型，称为 GABAergic。他说，神经科学研究人员长期以来一直假设这些突触可能是由于 GABA 的释放和两个相邻神经元之间相应的传感活动而形成的。然而，论文中的研究表明，这些突触可以开始自主发育，并且与神经元通讯无关，这主要是由于一种名为 Gephyrin 的蛋白质的支架作用。这些发现阐明了突触形成的关键机制，这可能使研究人员能够进一步关注突触功能障碍和健康治疗方案。

Chanda 的团队利用源自干细胞的人类神经元开发出一种大脑模型，可以严格测试这些关系。利用一种名为 CRISPR-Cas9 的基因编辑工具，他们能够对该系统进行基因操控，并确认 Gephyrin 在突触形成过程中的作用。

“我们的研究表明，即使突触前神经元不释放 GABA，突触后神经元仍然可以组装感知 GABA 所需的分子机制，”Chanda 说。“我们使用基因编辑工具从神经元中去除 Gephyrin 蛋白，这大大减少了这种突触的自主组装——证实了其与神经元通讯无关的重要作用。”

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