腦部支持細胞形成此前未知的網路

[jlee42]

根據一項針對小鼠的新研究，長期以來被認為在腦功能中扮演次要角色的細胞建立了自己的遠距離連接。 這些通路似乎以此前未被繪製的方式連接了遠距離區域。 這項題為「星形膠質細胞通過可塑性網路連接特定腦區」的研究發表在《自然》雜誌上。
專家通常將大腦描述為一個神經細胞（神經元）網路，神經元之間相互發送信號來傳遞資訊。 這些神經元由另一種腦細胞維持，即星形膠質細胞，它們呈星形，負責運送營養物質並清除廢物。
星形膠質細胞成為主角
由紐約大學朗格尼醫學中心研究人員領導的這項研究揭示，與神經元類似，星形膠質細胞也形成了有組織的網路，使它們能夠與大腦中其他特定的星形膠質細胞進行通信，而不僅僅是發送局部的、泛化的信號。 在某些情況下，這些通路連接了此前尚未被神經元連接的區域。
"一個多世紀以來，神經科學家一直認為神經元是大腦中的主
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要角色，"該研究的主要作者梅麗莎·庫珀博士說。 "然而，我們的發現表明，通常被視為僅僅是支持細胞的星形膠質細胞，也在運行它們自己廣泛的信號通路，為腦區如何保持連接增添了另一層機制。"
在早期工作中，庫珀博士報告稱，在青光眼（一種視覺神經退行性疾病）的小鼠模型中，星形膠質細胞可以將資源從健康神經元周圍的星形膠質細胞重新分配到受損神經元。 然而，研究團隊無法確定這種支援細胞網路是否延伸到整個大腦。
庫珀博士是紐約大學格羅斯曼醫學院神經科學系的博士後研究員，她表示，這項最新研究首次繪製了由星形膠質細胞構建的活躍的全腦通信網路，並表明這些通路具有高度特異性。
繪製網路的新工具
研究結果依賴於一種定製的追蹤工具，該工具使研究團隊能夠比以往方法更詳細地追蹤細胞的連接。
在研究中，研究人員使用一種無害病毒將「網路追蹤劑」輸送到實驗室小鼠選定腦區域的星形膠質細胞中。 當分子通過稱為縫隙連接的微小通道（連接一個星形膠質細胞到另一個）時，這些追蹤劑會標記小分子，使研究團隊能夠看到哪些細胞屬於同一信號通路。
然後，科學家們使小鼠的大腦變得透明，並使用專門的顯微鏡捕捉每個標記的星形膠質細胞的三維圖像。 通過對數百隻小鼠進行此操作，他們能夠繪製跨越腦區域的星形膠質細胞網路。 追蹤工具和大腦清除方法被設計為相對低成本且易於複製，因此其他實驗室可以使用它們來研究許多腦疾病中的網路。
在研究的另一部分，團隊評估了經過基因工程改造、其星形膠質細胞缺乏縫隙連接的小鼠。 通信網路大部分消失，這表明這些通路是活躍的，並依賴於這些物理橋樑。
動態變化的網路可能意味著什麼
"通過挑戰我們對大腦如何進行遠距離通信的理解，我
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們的結果可能為大腦如何發育、衰老以及在阿爾茨海默病和帕金森病等疾病中的行為提供新的見解，"該研究的共同資深作者Shane A. Liddelow博士說。 Liddelow博士是紐約大學格羅斯曼醫學院神經科學和眼科系的副教授。
另一項關鍵發現是星形膠質細胞網路是動態的。 當研究團隊修剪小鼠臉部一側的鬍鬚時，處理鬍鬚觸覺的區域的一個通路變小並與不同的星形膠質細胞夥伴重新連接。
"星形膠質細胞網络在感覺信號喪失後縮小並重新路由的事實表明它們可能由經驗塑造，"該研究的共同資深作者Moses V. Chao博士說。 "這也提出了可能性，即我們每個人都有某種程度上獨特的連接模式，這些模式是由我們的大腦所學習和經歷的塑造而成的，"Chao博士補充道，他是紐約大學格羅斯曼醫學院細胞生物學、神經科學和精神病學系的教授。
作者計劃研究哪些分子通過這些網路移動，並將他們的追蹤工具應用於腦部疾病的模型。 Chao博士說，他們還希望研究這些網路在發育和衰老過程中如何變化。
Liddelow博士強調，雖然縫隙連接和星形膠質細胞在人類中存在，但尚不清楚這些網路是否以與小鼠相同的方式連接相同區域。
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