Weill Cornell醫(yī)學(xué)院的研究人員揭示了，在大腦發(fā)育中引導(dǎo)精密神經(jīng)回路形成的關(guān)鍵機(jī)制，文章發(fā)表在本期的Cell雜志上。神經(jīng)回路的故障會引發(fā)多種腦部疾病，從孤獨癥到智力障礙，而這項研究為治療這些疾病帶來了新的啟示。
研究人員向人們展示，生長中的軸突由神經(jīng)細(xì)胞里的RNA分子引導(dǎo)，如果這些分子在給出指令后沒有及時被降解，就會導(dǎo)致神經(jīng)連接故障。舉例來說，告知軸突轉(zhuǎn)向的信號本應(yīng)隨后消失，如果這一信號依然活躍，就會干擾到其它新的指令。
科學(xué)家們認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)可以幫助人們嘗試修復(fù)出現(xiàn)故障的回路。與神經(jīng)回路故障有關(guān)的疾病包括：癲癇、孤獨癥、精神分裂癥、智力障礙和運動障礙等等。
“理解神經(jīng)連接發(fā)生故障的分子基礎(chǔ)，能夠幫助人們開發(fā)新的治療方案，糾正這一問題，”文章的資深作者Samie Jaffrey教授說。“幼年時期的大腦非常具有可塑性，可以通過干預(yù)讓大腦建立功能性的新神經(jīng)連接。”
在大腦發(fā)育過程中，神經(jīng)元之間需要建立連接，它們延伸軸突以相互接觸。zui終，這些神經(jīng)元在大腦和目標(biāo)組織之間形成回路，化學(xué)和電信號就通過這樣的回路傳遞。與人們之前的認(rèn)識相比，這項研究所揭示的神經(jīng)連接機(jī)制，充斥著更多的動態(tài)過程，也更容易出現(xiàn)錯誤。
研究人員對脊髓和大腦之間的神經(jīng)元進(jìn)行了研究。“神經(jīng)元軸突的定位非常重要，”Dr. Jaffrey說。“如果沒有正確定位，就會形成錯誤的連接，導(dǎo)致信號傳送到錯誤的細(xì)胞。”
神經(jīng)元的軸突通過其頂端的生長錐來進(jìn)行定位，由此找到正確的目標(biāo)。“這些生長錐能夠感知環(huán)境，確定目標(biāo)的位置并向其生長。”Dr. Jaffrey說。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，生長錐中的RNA分子負(fù)責(zé)將方向信息告知軸突，這些RNA在生長錐處翻譯成為蛋白，從而引導(dǎo)軸突生長。
“在神經(jīng)回路建立之后，神經(jīng)元生長錐的絕大多數(shù)RNA會被沉默。我們發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞只在的時間段讀取特定RNA，以便在適當(dāng)時機(jī)合成正確的蛋白，引導(dǎo)軸突生長。蛋白合成之后，相應(yīng)的RNA指令就會被降解并消失，”他說。
“如果這些RNA不在應(yīng)該消失的時候消失，軸突就不能正確定位，結(jié)果是神經(jīng)連接出錯，導(dǎo)致回路發(fā)生故障，”Dr. Jaffrey說。
這項研究指出，大腦神經(jīng)連接的控制機(jī)制，依賴于處于動態(tài)中的RNA分子。調(diào)節(jié)這些RNA的降解通路，能夠?qū)Υ竽X發(fā)育產(chǎn)生巨大影響。在此基礎(chǔ)上，人們可以嘗試修復(fù)出現(xiàn)問題的神經(jīng)連接。
