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《Science》:原來我們的大腦中間神經元多樣性是這樣形成的

2022-06-27由 締一0601 發表于 畜牧業

齧齒是怎樣形成的

大腦皮層包含兩類主要的神經元,它們來自於發展中的端腦的不同結構。興奮性神經元起源於發育中的大腦皮層的前體細胞,而γ-氨基丁酸表達(GABAergic)中間神經元起源於神經節隆起,這是胎兒大腦的短暫結構,也產生基底神經節。端腦的一般組織和細胞結構在哺乳動物中是保守的,但它的大小和複雜性在齧齒動物和人類之間有巨大的差異。控制端腦發育的早期調節機制的差異在多大程度上,這種大腦結構在齧齒動物和人類中的根本差異仍是未知的。

《Science》:原來我們的大腦中間神經元多樣性是這樣形成的

近日,中國科學家首次揭秘人腦中間神經元多樣性到底是怎樣發育形成的。相關研究結果發表在《Science》上,文章標題為:“Mouse and human share conserved transcriptional programs for interneuron development”。

《Science》:原來我們的大腦中間神經元多樣性是這樣形成的

儘管在描述人類大腦皮層興奮性神經元的發育方面取得了實質性的進展,但我們對人類神經節隆起中中間神經元的產生的理解非常有限。在這項研究中,研究人員使用單細胞RNA序列獲得56412個細胞的轉錄概況發展中人類神經節的元老從第一個人類發展的早期懷孕中期(孕周9到18)和應用軌跡推理方法建立的主要型別神經元的發展軌跡產生於人類神經節隆起處。另外,還揭示了基因調控邏輯可能涉及細胞命運的規範。

研究確定了分子特徵的特徵神經祖細胞在人類神經節隆起。發現在妊娠中期人類神經節隆起的腦室下區大量的生長主要是由中間祖細胞的大量擴張所支援的。還揭示了祖細胞區域規範的分子機制,以及在內側、外側和尾部神經節隆起(分別為MGE、LGE和CGE)驅動不同發育軌跡的遺傳程式。特別是,研究人員描述了嗅球神經元、紋狀體和蒼白質GABAergic投射神經元、紋狀體和皮層GABAergic中間神經元以及膽鹼能神經元的發育軌跡。儘管人類皮層中間神經元的發育持續時間較長,但研究發現,早在這些細胞到達發育中的皮層之前,它們的多樣性就已經在神經節隆起區指定了。最後,確定了兩種人類中間神經元群體,它們的特徵似乎與齧齒類動物不同:一種是mge衍生的快速尖峰中間神經元亞型,另一種是大量cge衍生的GABAergic中間神經元。

此研究結果揭示了控制在人類神經節隆起中產生的神經元發展的分子層次。結果表明,基因調控邏輯控制它們的規格,遷移和分化是進化保守的小鼠和人類。研究人員預期這些資料將有助於我們理解人類大腦發育背後的調節機制。考慮到紋狀體和皮層GABAergic神經元在神經發育障礙(如自閉症和精神分裂症)中的作用,研究人員表示:這些資料應該能夠將遺傳變異與特定細胞型別聯絡起來,以揭示神經發育障礙的起源。