研究人員將大腦中基于纖毛的網(wǎng)絡(luò)可視化 該網(wǎng)絡(luò)可以運(yùn)輸重要的信使物質(zhì)

我們都曾在某個(gè)時(shí)刻碰過(guò)頭，而此類事件通常是無(wú)害的。這要?dú)w功于我們大腦中充滿液體的腔室，它們可以抵消輕微的撞擊和震動(dòng)，并為我們神經(jīng)系統(tǒng)的敏感部分提供緩沖。然而，腦液不僅僅具有保護(hù)功能：它可以清除細(xì)胞廢物，為我們的神經(jīng)組織提供營(yíng)養(yǎng)，并運(yùn)輸重要的信使物質(zhì)。然而，這些信使物質(zhì)實(shí)際上是如何被傳遞到大腦中的目的地的，到目前為止還不清楚。哥廷根的馬克斯·普朗克研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，特殊細(xì)胞表面的微小纖毛可以起到引領(lǐng)作用。通過(guò)同步的跳動(dòng)運(yùn)動(dòng)，它們創(chuàng)建了一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)流網(wǎng)絡(luò)，就像運(yùn)輸分子“貨物”的傳送帶一樣?？茖W(xué)家獲得的結(jié)果表明，這些流動(dòng)將信使物質(zhì)直接發(fā)送到需要它們的地方。

纖毛清除呼吸道中的灰塵、粘液和病原體，通過(guò)輸卵管運(yùn)輸卵細(xì)胞，并幫助精子前進(jìn)。我們大腦的四個(gè)腔室，即所謂的腦室，也排列著一層高度特化的細(xì)胞，表面覆蓋著纖毛束。雖然每一個(gè)的大小只有千分之幾毫米，但數(shù)百個(gè)一起跳動(dòng)卻能產(chǎn)生強(qiáng)大的水流。

馬克斯普朗克生物物理化學(xué)研究所 (MPI) 的 Gregor Eichele 和 Regina Faubel 以及 MPI 動(dòng)力學(xué)和自組織研究所的 Eberhard Bodenschatz 和 Christian Westendorf 現(xiàn)在已經(jīng)成功地使這些流動(dòng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在孤立的大腦中可見(jiàn)心室組織。在他們的實(shí)驗(yàn)中，哥廷根的研究人員集中研究了位于下丘腦的第三腦室。“下丘腦是一個(gè)非常重要的控制中心，調(diào)節(jié)循環(huán)系統(tǒng)、體溫、性行為、食物攝入和荷爾蒙平衡等功能。令我們驚訝的是，下丘腦有一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)，通過(guò)它來(lái)分配信使物質(zhì)。腦液，”MPI 生物物理化學(xué)基因與行為系主任 Gregor Eichele 解釋道。

熒光示蹤劑可視化流動(dòng)

然而，流體的運(yùn)動(dòng)無(wú)法在顯微鏡下直接觀察到。為了可視化該運(yùn)動(dòng)，Eichele 部門的 Regina Faubel 使用從小鼠身上分離的腦室組織開(kāi)發(fā)了一種新的實(shí)驗(yàn)方法。在培養(yǎng)皿中，科學(xué)家向神經(jīng)組織注入微小的熒光顆粒，這些熒光顆粒隨后作為示蹤劑隨培養(yǎng)基移動(dòng)。然后她在顯微鏡下記錄了神經(jīng)組織內(nèi)每個(gè)粒子的路徑。在她的同事克里斯蒂安·韋斯滕多夫?qū)ｉT開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)程序的幫助下，研究人員最終結(jié)合了大量的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建了一張可以進(jìn)行科學(xué)分析的圖片。

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