研究大腦細(xì)胞發(fā)育關(guān)系的新方法

我們的大腦極其復(fù)雜，執(zhí)行無(wú)數(shù)復(fù)雜的過程，使我們能夠思考、移動(dòng)和感受。這是可能的，因?yàn)榇竽X中不同細(xì)胞類型的巨大多樣性，每一種都具有非常特殊的功能。馬克斯普朗克神經(jīng)生物學(xué)研究所的研究人員與一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)一起研究了這種多樣性是如何產(chǎn)生的。他們建立了一種方法來分析小鼠大腦中細(xì)胞類型的發(fā)育關(guān)系。他們的結(jié)果表明，細(xì)胞類型的相似性并不能衡量關(guān)系的程度：相似細(xì)胞類型的細(xì)胞通常是不相關(guān)的。相反，非常不同類型的細(xì)胞可以共享相同的起源。

我們的身體由數(shù)百種細(xì)胞類型組成，每種細(xì)胞類型都具有非常特殊的功能。這些細(xì)胞的特性可能有很大差異——例如，通過比較血細(xì)胞和皮膚細(xì)胞可以清楚地看出這一點(diǎn)。然而，每個(gè)細(xì)胞都攜帶相同的遺傳信息。多樣性是可能的，因?yàn)榧?xì)胞不使用所有這些信息。每種細(xì)胞類型只激活它實(shí)際需要的基因。然后將該子集翻譯成 RNA 和蛋白質(zhì)，從而產(chǎn)生非常特殊的細(xì)胞類型。

大多數(shù)細(xì)胞的命運(yùn)是在發(fā)育過程中決定的。非特化細(xì)胞成熟為特定細(xì)胞類型的過程稱為分化。沒有分化，受精卵細(xì)胞就不能產(chǎn)生具有不同組織類型的生物體。最初，卵細(xì)胞能夠形成任何細(xì)胞類型。在其后代細(xì)胞中，這種能力逐漸減弱，因此在胚胎發(fā)育末期，細(xì)胞通常只能分化為一種特定的細(xì)胞類型。

大腦的多樣性

在大腦中發(fā)現(xiàn)了種類特別多的細(xì)胞類型，其中大部分是神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元。這些可以進(jìn)一步分為各種專門的細(xì)胞類型：僅抑制性神經(jīng)元就有 100 多種不同類型。它們起源于在發(fā)育初期分裂數(shù)次的神經(jīng)祖細(xì)胞。后來，它們的子細(xì)胞產(chǎn)生了不同的細(xì)胞類型。

一個(gè)未解決的問題仍然是，這種巨大的細(xì)胞類型多樣性是如何在人類的幾周或小鼠的幾天內(nèi)從未分化的祖細(xì)胞中產(chǎn)生的。由 Christian Mayer 領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)研究了導(dǎo)致小鼠大腦細(xì)胞多樣性的機(jī)制。研究人員特別感興趣的是，不同的細(xì)胞類型是否可以起源于單個(gè)祖細(xì)胞，以及在發(fā)育過程中的哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)決定了神經(jīng)元的命運(yùn)。

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