突破！科學(xué)家成功解析成年大腦回路調(diào)節(jié)新生神經(jīng)元產(chǎn)生的分子機制

在我們出生之前，發(fā)育中的大腦就已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)量驚人的神經(jīng)元細胞，這些細胞能夠遷移到大腦的特殊部位發(fā)揮關(guān)鍵作用，與普遍的看法恰恰相反，新生神經(jīng)元的起源并不會在出生或兒童期終止；在大腦一系列選擇性區(qū)域中，神經(jīng)元的產(chǎn)生會一直持續(xù)到成年期，其甚至對于機體特定形式的學(xué)習(xí)和記憶能力及情緒調(diào)節(jié)至關(guān)重要，目前研究人員并不清楚神經(jīng)發(fā)生被開啟或關(guān)閉的機制，如今來自美國北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員取得了重大發(fā)現(xiàn)。

刊登在Cell Stem Cell雜志的封面文章中，研究人員鑒別出了一種控制神經(jīng)發(fā)生的大腦回路，其能夠從靠近大腦前部的區(qū)域運行到海馬體位置，海馬體是機體學(xué)習(xí)和記憶相關(guān)的重要結(jié)構(gòu)，同時其也是成年人類大腦中神經(jīng)發(fā)生的主要位點，研究者所鑒別的這種回路能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)元產(chǎn)生的過程。研究者Song表示，這種回路能控制海馬體中干細胞的活性，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)或能幫助我們理解并且治療多種大腦障礙患者，比如精神分裂癥和阿爾茲海默病等。

神經(jīng)干細胞就好像其它組織和器官中的干細胞一樣，如果在需要時其就會產(chǎn)生形成新生細胞，而成年人大腦中大部分的神經(jīng)元細胞都會緊密連接形成復(fù)雜且不會被替代的回路。而這其中的例外就是海馬體中的齒狀回區(qū)域（DG），齒狀回中的神經(jīng)發(fā)生常常是貫穿整個成年過程，同時其會支持海馬體儲藏并且檢索記憶的關(guān)鍵功能，實際上，研究人員推測，抗抑郁藥物及體育鍛煉所產(chǎn)生的情緒改善效應(yīng)部分來自于齒狀回區(qū)域神經(jīng)發(fā)生所帶來的效果。

發(fā)表在Nature Neuroscience上的研究報告中，研究人員發(fā)現(xiàn)，名為PV中間神經(jīng)元的特殊局部海馬體神經(jīng)元能夠為齒狀回新生區(qū)域提供信號，而這對于健康的大腦神經(jīng)發(fā)生過程非常重要。這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，海馬體的PV中間神經(jīng)元信號會被來自內(nèi)側(cè)隔核(medial septum MS)的GABA神經(jīng)回路所調(diào)節(jié)。Song認為，內(nèi)側(cè)隔核的GABA回路能夠通過海馬體中的局部PV中間神經(jīng)元來發(fā)揮作用，從而指導(dǎo)干細胞轉(zhuǎn)變成為活性形式或保持沉默。

當(dāng)神經(jīng)干細胞激活時，其就會開啟細胞分裂的過程，最終產(chǎn)生新的神經(jīng)元來連接已有的大腦回路，在健康的海馬體中，神經(jīng)發(fā)生的過程僅僅是維持在低水平上，而固有的干細胞依然會大部分處于沉默狀態(tài)，干細胞的數(shù)量會一直維持下去。研究者發(fā)現(xiàn)，在小鼠機體中，內(nèi)側(cè)隔核-海馬體回路會互相協(xié)作來保持DG干細胞處于正常的低活性水平，其會扮演DG干細胞激活的制動器的角色，從而幫助維持健康的DG干細胞數(shù)量。

如今研究人員想通過研究確定是否內(nèi)側(cè)隔核-海馬體回路能夠被某種療法靶向作用來保護DG干細胞，并且儲存異常神經(jīng)發(fā)生患者機體中正常的DG神經(jīng)發(fā)生過程，阿爾茲海默病、精神分裂癥、抑郁癥和特性形式的癲癇癥都和DG神經(jīng)發(fā)生的缺失直接相關(guān)，從原則上來講，恢復(fù)連接內(nèi)側(cè)隔核和海馬體回路中正常的信號或許能為研究人員提供思路來開發(fā)新型療法幫助治療涉及異常DG神經(jīng)發(fā)生的多種障礙。目前研究人員正在以阿爾茲海默癥小鼠模型為基于來闡明內(nèi)側(cè)隔核-海馬體回路的關(guān)鍵功能。

原始出處：

Bao H, Asrican B, Li W, et al. Long-Range GABAergic Inputs Regulate Neural Stem Cell Quiescence and Control Adult Hippocampal Neurogenesis. Cell Stem Cell. 2017 Nov 2;21(5):604-617.e5. doi: 10.1016/j.stem.2017.10.003

Song J, Sun J, Moss J, et al. Parvalbumin interneurons mediate neuronal circuitry-neurogenesis coupling in the adult hippocampus. Nat Neurosci. 2013 Dec;16(12):1728-30. doi: 10.1038/nn.3572