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哈嘍,大家好,小圓今天要和大家拆解一項神經科學領域的重磅發現,咱們的大腦就像一臺精密的機器,既有負責傳遞信號的“油門”,也有調控平衡的“剎車”,而這“剎車”就是占大腦神經元20%-30%的抑制性神經元。
它們默默維持著大腦興奮與抑制的平衡,可這些關鍵“剎車部件”的起源,長期以來都是個未解之謎,清華大學米達團隊與北京協和醫院朱蘭院士團隊聯合在《科學》雜志發表的研究,才終于找到了答案,一種僅存在于靈長類體內的新型神經干細胞,正是“剎車系統”的專屬“生產商”。
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要找到這種新型神經干細胞,難度不亞于在春運人流中精準找到特定幾個人,而且它們還只在胚胎發育階段“上班”,成年后就徹底“隱身”,這給研究帶來了極大挑戰。小圓覺得,研究團隊能突破瓶頸,核心在于選對了方向和工具。
他們聚焦內側神經節隆起腦區,這是大腦產生抑制性神經元的核心地帶,再以獲知情同意的胚胎尸檢樣本為基礎,搭建起精細的大腦發育解剖體系,對人類妊娠9周到39周的該腦區細胞進行了全面排查,真正的“神助攻”是空間轉錄組學技術。
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這項技術能在保留細胞原有位置的同時,分析每個細胞的基因表達情況,相當于給每個細胞貼上了專屬的身份標簽和位置坐標。借助這項技術和譜系分析手段,團隊終于在海量細胞中鎖定了目標,被命名為腦室下區放射狀膠質細胞的新型干細胞。
研究不僅理清了該腦區祖細胞域與神經元譜系的對應關系,還完整還原了這種干細胞持續生成多種抑制性神經元的全過程。這一突破性發現,不僅驗證了研究方法的科學性,更為我們揭開了大腦發育的神秘面紗,而其背后蘊含的進化邏輯,更值得深入探討。
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這項發現最顛覆認知的地方,在于改寫了我們對人腦復雜性起源的理解,大家普遍認為,人腦比其他動物復雜,無非是神經元數量多、大腦體積大,直到看到這項研究才恍然大悟。事實上,進化給靈長類大腦開了專屬外掛,創造了全新的細胞類型和發育機制,而腦室下區放射狀膠質細胞就是其中之一。
跨物種對比顯示,這種干細胞僅存在于靈長類體內,小鼠等嚙齒類動物中并無對應類型。結合研究提出的雙引擎模型,人類大腦皮層擴張是由兩類獨特神經干細胞協同驅動:一類負責產生興奮性神經元,另一類就是這次發現的負責生成抑制性神經元的腦室下區放射狀膠質細胞。
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二者配合形成了7:3的興奮與抑制神經元比例,這一比例遠高于其他物種,為人類復雜信息處理和精細神經調控提供了基礎。抑制性神經元通過釋放抑制性神經遞質,參與學習、記憶、決策等高級認知功能,正是這種進化出的獨特機制,讓人類擁有了區別于其他動物的智慧。
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許多神經精神疾病,比如癲癇、自閉癥、精神分裂癥,都與抑制性神經元功能異常密切相關,而這項研究為這類疾病的治療開辟了新方向,以往對這類疾病的治療多聚焦于癥狀緩解,很難從根源上解決問題,而現在我們找到了抑制性神經元的“源頭生產者”,就能針對性探索治療方案。
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如果能在體外精準重現這種干細胞生成抑制性神經元的過程,科學家就有可能定向誘導出特定類型的神經元,用于移植治療相關疾病,這對患者來說無疑是重大利好。同時,理解這類干細胞的調控機制,不僅能幫助我們解析正常大腦發育過程,還能為找到發育異常導致疾病的病因提供線索。
當然,目前這項研究還處于基礎階段,距離臨床應用還有一段路要走,但它至少為我們點亮了一盞明燈,讓我們看到了攻克這類難治性神經疾病的希望,這一發現從基礎研究到臨床潛力的延伸,更體現了科學探索的深遠意義。
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隨著對這類神經干細胞調控機制的深入探索,未來我們或許能真正實現對人腦“剎車系統”的精準干預,攻克更多神經疾病,而這項研究也充分展現了我國在神經科學領域的過硬實力,為后續相關研究奠定了堅實基礎。
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