導(dǎo)讀 | 人類大腦為什么有別于其他動(dòng)物的大腦?這是該領(lǐng)域最有趣也最難回答的難題之一。近日,科學(xué)家們找到了可能的答案:他們?cè)谌祟惔竽X中發(fā)現(xiàn)了一種新的神經(jīng)元,而且是嚙齒類動(dòng)物所沒(méi)有的。 |
人類大腦中一種新發(fā)現(xiàn)的 “玫瑰果”神經(jīng)元(a rosehip neuron)(圖片來(lái)源:賽格德大學(xué))
8月27日,《Nature Neuroscience》期刊發(fā)表了這一篇題為“Transcriptomic and morphophysiological evidence for a specialized human cortical GABAergic cell type”的文章,來(lái)自于Allen腦科學(xué)研究所的研究人員 Ed Lein和賽格德大學(xué)的神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)家Gabor Tamas帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種新型的人類腦細(xì)胞——“玫瑰果神經(jīng)元”(rosehip neurons),在這些新細(xì)胞的中心周圍,由軸突形成的密集束看起來(lái)就像一朵花瓣已經(jīng)脫落的玫瑰。
玫瑰樣的新細(xì)胞?
在這項(xiàng)新研究中,科學(xué)家們選取了兩名捐贈(zèng)者(去世時(shí)五十多歲)的大腦組織樣本,分析了大腦皮層頂層部分(負(fù)責(zé)人類意識(shí)以及一些被認(rèn)為是人類特有的功能)。相比于其他動(dòng)物,人腦的這一區(qū)域面積較大?!八谴竽X中最復(fù)雜的部分,通常被認(rèn)為是自然界中最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)?!?Ed Lein表示道。
Gabor Tamas實(shí)驗(yàn)室利用神經(jīng)科學(xué)的經(jīng)典方法研究人類大腦,即對(duì)細(xì)胞形狀、電特性進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)。而Ed Lein課題組負(fù)責(zé)研究人類腦細(xì)胞之間和小鼠腦細(xì)胞之間獨(dú)特的基因組合。
幾年前,當(dāng)Gabor Tamas訪問(wèn)Allen研究所時(shí),他介紹了關(guān)于人類特殊腦細(xì)胞類型的最新研究成果。兩個(gè)研究小組很快發(fā)現(xiàn),他們使用了完全不同的技術(shù),但是卻找到了同一類細(xì)胞。
于是,他們開始合作,最終發(fā)現(xiàn)玫瑰果神經(jīng)元會(huì)啟動(dòng)一組獨(dú)特的基因,且在小鼠大腦中從未被發(fā)現(xiàn)過(guò)。玫瑰果神經(jīng)元會(huì)與另一種類型的神經(jīng)元,即椎體神經(jīng)元(pyramidal neurons)形成突觸。
功能:類似于“剎車”
這一新發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)元屬于抑制性神經(jīng)元,可以抑制大腦中其他神經(jīng)元的活動(dòng)??茖W(xué)家們尚不清楚這些細(xì)胞在人類大腦中的作用,但是它們?cè)谛∈篌w內(nèi)的缺失表明在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物身上模擬人類大腦疾病很困難。
這項(xiàng)新研究雖然尚未證實(shí)這一特殊腦細(xì)胞是人類所獨(dú)有的,但是嚙齒動(dòng)物確實(shí)不存在這一類細(xì)胞。研究人員推測(cè),這一神經(jīng)元可能只存在于人類或靈長(zhǎng)類動(dòng)物的大腦中。
玫瑰果神經(jīng)元的獨(dú)特之處在于,它們只附著在其“細(xì)胞伴侶”的特定部位。這表明,它們可能以一種非常特殊的方式調(diào)控信息流。
“玫瑰果神經(jīng)元就像一個(gè)‘剎車’,會(huì)讓‘汽車’在特定的位置停下來(lái)。而且這一特質(zhì)并不是所有動(dòng)物都有的。” Gabor Tamas比喻道,“它可以停在其他神經(jīng)細(xì)胞不能停的地方?!?/p>
下一步
研究人員表示,盡管科學(xué)家們還不知道玫瑰果神經(jīng)元是否真的是人類獨(dú)有的,但是它們并不存在于嚙齒動(dòng)物身上,這對(duì)于模式動(dòng)物而言是一個(gè)打擊,因?yàn)橐恢币詠?lái)小鼠都是人類疾病的完美模型,特殊是對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)類疾病。
研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃下一步在因?yàn)樯窠?jīng)類疾病而去世的患者大腦樣本中尋找玫瑰果神經(jīng)元,以驗(yàn)證它們?cè)诩膊≈惺欠癜l(fā)生改變。
責(zé)編:悠然
參考資料:
Scientists identify a new kind of human brain cell
Mysterious new brain cell found in people
We describe convergent evidence from transcriptomics, morphology, and physiology for a specialized GABAergic neuron subtype in human cortex. Using unbiased single-nucleus RNA sequencing, we identify ten GABAergic interneuron subtypes with combinatorial gene signatures in human cortical layer 1 and characterize a group of human interneurons with anatomical features never described in rodents, having large ‘rosehip’-like axonal boutons and compact arborization. These rosehip cells show an immunohistochemical profile (GAD1+CCK+, CNR1–SST–CALB2–PVALB–) matching a single transcriptomically defined cell type whose specific molecular marker signature is not seen in mouse cortex. Rosehip cells in layer 1 make homotypic gap junctions, predominantly target apical dendritic shafts of layer 3 pyramidal neurons, and inhibit backpropagating pyramidal action potentials in microdomains of the dendritic tuft. These cells are therefore positioned for potent local control of distal dendritic computation in cortical pyramidal neurons.