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研究表明某些神经元如何补偿邻居的死亡

我们的大脑是数十亿个神经元的复杂网络,不断通过突触传递信息,而这种交流是我们每一个思想和动作的基础。

但是当神经元死亡时,电路会发生什么?它周围的其他神经元能否吸收松弛以维持相同的功能水平?

确实,根据芝加哥大学的一项新研究,它们确实可以但并非所有神经元都具有这种能力。通过研究在果蝇模型中支配不同肌肉的几对神经元,研究人员发现某些神经元可以补偿相邻伴侣的损失。

该结果发表在2021年2月17日的《神经科学杂志》上,是朝着理解大脑可塑性的方向迈出的一步,并利用该知识不仅更好地理解了正常发育,而且还更好地理解了神经退行性疾病。

该论文的作者,分子遗传学和细胞生物学助理教授罗伯特·卡里略(Robert Carrillo)博士说:“现在我们知道某些神经元可以在其他神经元死亡时进行补偿,因此我们可以问这个过程是否也可以在神经系统疾病中发生。”

由于人的大脑非常复杂,因此研究人员使用相对简单的果蝇模型来研究基本的神经科学概念,这些概念可能会转化为我们的高阶大脑。

为了更好地了解大脑如何适应结构和功能的变化,Carrillo和研究生Yupu Wang检查了果蝇的神经肌肉系统,其中每个肌肉都被两个运动神经元支配。众所周知,当神经元在其自身的突触发生扰动时可以改变其活动,这一过程称为突触可塑性,但他们想知道,如果从系统中移除一个神经元会发生什么。其他神经元会做出反应并补偿这种损失吗?

这不是一个容易回答的问题:在不同时破坏其他神经元的情况下去除单个神经元是困难的,并且测量单个神经元的基线活动也很困难。研究人员通过在非常特定的运动神经元子集中表达促进细胞死亡的基因来解决这一问题。然后,他们使用成像和电生理记录来分离配对中剩下的单个神经元的活动。

他们发现,在一只肌肉中,剩余的神经元扩展了其突触轴,并补偿了其缺失邻居的自发和诱发的神经传递。但是,当研究人员对另外两块肌肉执行相同的操作时,他们发现剩余的神经元无法补偿其邻居的损失。

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