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哈喽,大家好,小圆今天要和大家拆解一项神经科学领域的重磅发现,咱们的大脑就像一台精密的机器,既有负责传递信号的“油门”,也有调控平衡的“刹车”,而这“刹车”就是占大脑神经元20%-30%的抑制性神经元。
它们默默维持着大脑兴奋与抑制的平衡,可这些关键“刹车部件”的起源,长期以来都是个未解之谜,清华大学米达团队与北京协和医院朱兰院士团队联合在《科学》杂志发表的研究,才终于找到了答案,一种仅存在于灵长类体内的新型神经干细胞,正是“刹车系统”的专属“生产商”。
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要找到这种新型神经干细胞,难度不亚于在春运人流中精准找到特定几个人,而且它们还只在胚胎发育阶段“上班”,成年后就彻底“隐身”,这给研究带来了极大挑战。小圆觉得,研究团队能突破瓶颈,核心在于选对了方向和工具。
他们聚焦内侧神经节隆起脑区,这是大脑产生抑制性神经元的核心地带,再以获知情同意的胚胎尸检样本为基础,搭建起精细的大脑发育解剖体系,对人类妊娠9周到39周的该脑区细胞进行了全面排查,真正的“神助攻”是空间转录组学技术。
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这项技术能在保留细胞原有位置的同时,分析每个细胞的基因表达情况,相当于给每个细胞贴上了专属的身份标签和位置坐标。借助这项技术和谱系分析手段,团队终于在海量细胞中锁定了目标,被命名为脑室下区放射状胶质细胞的新型干细胞。
研究不仅理清了该脑区祖细胞域与神经元谱系的对应关系,还完整还原了这种干细胞持续生成多种抑制性神经元的全过程。这一突破性发现,不仅验证了研究方法的科学性,更为我们揭开了大脑发育的神秘面纱,而其背后蕴含的进化逻辑,更值得深入探讨。
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这项发现最颠覆认知的地方,在于改写了我们对人脑复杂性起源的理解,大家普遍认为,人脑比其他动物复杂,无非是神经元数量多、大脑体积大,直到看到这项研究才恍然大悟。事实上,进化给灵长类大脑开了专属外挂,创造了全新的细胞类型和发育机制,而脑室下区放射状胶质细胞就是其中之一。
跨物种对比显示,这种干细胞仅存在于灵长类体内,小鼠等啮齿类动物中并无对应类型。结合研究提出的双引擎模型,人类大脑皮层扩张是由两类独特神经干细胞协同驱动:一类负责产生兴奋性神经元,另一类就是这次发现的负责生成抑制性神经元的脑室下区放射状胶质细胞。
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二者配合形成了7:3的兴奋与抑制神经元比例,这一比例远高于其他物种,为人类复杂信息处理和精细神经调控提供了基础。抑制性神经元通过释放抑制性神经递质,参与学习、记忆、决策等高级认知功能,正是这种进化出的独特机制,让人类拥有了区别于其他动物的智慧。
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许多神经精神疾病,比如癫痫、自闭症、精神分裂症,都与抑制性神经元功能异常密切相关,而这项研究为这类疾病的治疗开辟了新方向,以往对这类疾病的治疗多聚焦于症状缓解,很难从根源上解决问题,而现在我们找到了抑制性神经元的“源头生产者”,就能针对性探索治疗方案。
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如果能在体外精准重现这种干细胞生成抑制性神经元的过程,科学家就有可能定向诱导出特定类型的神经元,用于移植治疗相关疾病,这对患者来说无疑是重大利好。同时,理解这类干细胞的调控机制,不仅能帮助我们解析正常大脑发育过程,还能为找到发育异常导致疾病的病因提供线索。
当然,目前这项研究还处于基础阶段,距离临床应用还有一段路要走,但它至少为我们点亮了一盏明灯,让我们看到了攻克这类难治性神经疾病的希望,这一发现从基础研究到临床潜力的延伸,更体现了科学探索的深远意义。
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随着对这类神经干细胞调控机制的深入探索,未来我们或许能真正实现对人脑“刹车系统”的精准干预,攻克更多神经疾病,而这项研究也充分展现了我国在神经科学领域的过硬实力,为后续相关研究奠定了坚实基础。
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