挑战近世纪的神经科学: 脑细胞比以前认知的更具可塑性

科学家利用特定类型脑细胞的体外模型，已经证明神经元可以从一种类型转变为另一种类型。

神经元是负责在全身传递信号的专门的脑细胞。长期以来，科学家们认为，一旦神经元从干细胞发展成特定的亚型，无论周围环境如何变化，其身份都保持不变。

然而，来自加州大学圣克鲁兹分校和加州大学旧金山分校的科学家组成的合作团队 Braingeneers 的新研究，对这一长期以来的信条提出了挑战。

在一项发表于《iScience》的研究报告中，Braingeneers 称，神经元亚型身份可能比先前想象的更加灵活。该团队使用脑类器官，即脑组织的三维模型，来研究神经元是如何发展和适应的。他们的发现为不同神经元亚型如何影响大脑功能提供了新的见解，并可能在神经发育障碍中发挥作用。

这推翻了神经元身份完全稳定的观点，它让我们所有人重新思考神经元是如何实际形成和维持的，以及环境在这个过程中所产生的影响。”

独一无二的模型

大脑皮质的最外层主要有两种类型的神经元：兴奋性神经元占80%，抑制性神经元占剩下的20%。在大脑皮质的抑制神经元中，大多数（60%）是小白蛋白阳性神经元。

这些抑制细胞控制着大脑的可塑性，影响一个人在没有口音的情况下学习新语言的能力，或在失去口音后增强其他感官的能力。它们也被认为与许多神经发育障碍有关，包括自闭症和精神分裂症。

Braingeneers 的新研究表明，科学家能够在实验室的活体模型中创建大量表达parvalbumin的神经元，这是科学家首次能够产生大量此类细胞。这些脑细胞被移植并培养在脑器官中，研究人员认为，更接近大脑的3D结构可能是这一突破的关键。

加州大学圣克鲁兹基因组学研究所的研究科学家、这项研究的领导者者莫斯塔乔-拉德吉表示：“我认为部分答案是，如果你尝试2D模型，它不起作用。我们提供了我认为是需要3D环境的第一个证据。这可能会挑战我们思考哪些细胞类型仍然无法在体外制造，这是因为我们过去一直认为所有事情都可以在2D环境中完成，但实际上它们需要3D的环境。”

在实验室中生产和维持这些细菌白蛋白阳性神经元的能力为对这些重要细胞类型进行广泛研究打开了大门。科学家可以更多地了解它们在神经发育疾病和大脑中的作用。在考虑组装大脑模型时，他们可以制作一个更现实的大脑模型。

改变“身份”

接下来，为了进一步挑战这些细胞具有固定身份的观点，研究人员调查了神经元亚型周围的外部环境如何影响细胞的身份。

为此，他们选择了另一种抑制性神经元，称为生长抑素神经元，并将其添加到三维类器官模型中。他们观察到，在这些条件下，一些生长抑素的神经元转变为野兔白蛋白阳性神经元。

虽然他们不确定促成这种转变的确切遗传和环境条件，但仅仅知道这种变化可以在实验室中的活细胞中发生的一起，就开启了这种过程在大脑中也可能发生的可能性。

改变身份的过程可能实际上在大脑中自然发生，虽然以前人们还不知道，但在大脑中确实观察到了这一点，但被忽视了。这是一个我们应该探索的激动人心的窗口。

虽然他们对哪些遗传途径可能起作用有一些初步的想法，但研究人员希望进一步探索是什么因素导致了这种神经元身份的流动性。研究人员还希望进一步研究兴奋细胞，以探索它们如何影响抑制细胞的命运。