科學家成功解讀大腦構建的分子機制

日前，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自倫敦大學國王學院的研究人員通過研究發現了大腦構建的基本過程，這或許能幫助理解諸如自閉癥和癲癇癥等神經發育障礙背后的分子機制。這項研究中，研究人員回答了長期以來的一項進化上的謎題，即如何在不同物種不同尺寸的大腦中維持不同類型腦細胞之間的精細平衡？

大腦皮層是大腦中最大的區域，其主要負責機體多種高級化功能的展現，比如學習、建議和極化未來行動的能力，大腦皮層中含有兩種主要的大腦細胞類型：興奮型和抑制型神經元細胞，其能被簡單地定義為“行動”和“不行動”神經元（no-go neurons）。興奮型的神經元能夠加工處理信息并提供指令告訴其它神經元該做什么，而抑制型的神經元則會限制興奮型神經元的活性，以便這些神經元無法同時發揮作用，過多的“行動”神經元常常會導致癲癇癥發生過程中神經元的過度興奮，而過多的“不行動”神經元則會誘發大腦的認知問題。

研究人員闡明了，如何通過研究發育中小鼠的大腦組織來實現“行動”和“不行動”神經元之間的準確平衡，在所有哺乳動物中這兩類細胞的比率非常相似，這項研究發現或許也適用于人類。

研究者Oscar Marín教授說道，就像自然界許多基本事物一樣，我們所發現的過程也是非常重要的，這項研究填補了我們在對大腦如何構建的理解上的一個巨大空白，解釋了大腦皮層中興奮神經元和抑制神經元如何隨著哺乳動物的進化一直保持不變，這一過程在促進人類大腦不斷擴展方面至關重要。

通過在小鼠胚胎發育期間對其大腦細胞進行操控，研究人員發現，一旦“行動”神經元的數量被建立，“不行動”神經元的數量也會隨之調整；研究者Kinga Bercsenyi指出，如果我們把大腦活動想象成為對話，那么神經元為了進行對話就需要被彼此互聯，在個體出生后頭兩周，“不行動”神經元就能夠感知其是否處于“單獨”狀態，如果其無法找到“行動”神經元進行彼此對話的話，這種神經元就會死亡。

研究人員發現，“行動”神經元能通過阻斷PTEN蛋白的功能來拯救“不行動”神經元，免于其死亡，編碼PTEN蛋白的基因一旦發生突變就會誘發自閉癥，這就表明，當PTEN的功能不正常時，就不會有足夠的“不行動”神經元死亡，這就會干擾細胞類型之間的平衡，從而促進某些自閉癥人群大腦信息處理的問題。

Fong Kuan Wong博士說道，隨著我們開始尋找對大腦發育至關重要的生物過程時，我們也發現，干擾這些過程或許是誘發神經發育障礙的基本原因，而理解大腦皮層中不同神經元細胞類型之間的平衡被干擾的分子機制對于后期開發治療自閉癥和癲癇癥等疾病的療法或許至關重要。目前研究人員正在研究調查小鼠大腦中“不行動”神經元水平過高所引發的后果，研究人員想通過后期更為深入的研究來闡明這些神經元數量過高與自閉癥等人類疾病發生之間的關聯。