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新技术成功重建小鼠脑神经线路

点击次数:895 发布时间:2012/6/5
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中国科技网讯 据美国物理学家组织网近日报道,zui近,一个由美国哈佛大学、马萨诸塞州总医院和哈佛医学院(HMS)等机构研究人员组成的合作小组,将经过选择的正常功能神经元移植到神经功能紊乱的小鼠脑中,很大程度上恢复了小鼠的正常脑功能。这也意味着,哺乳动物的大脑比人们以前所想的更容易修复。相关论文发表在zui新一期的《科学》杂志上。

实验使用了一种转基因鼠,这种鼠因为神经紊乱无法对瘦蛋白信号产生响应而变得病态肥胖。瘦蛋白是一种控制新陈代谢和体重的激素,受下丘脑调节。小鼠经移植正常的胚胎神经元后错误线路得到修复,变得能响应瘦蛋白信号而使体重大大减轻。

研究人员用了一种高分辨率超声显微镜技术,将取自胚胎的祖细胞和幼年细胞植入到小鼠下丘脑的特定位置,并通过分子化验、电子显微镜、膜片钳(用小电极研究单个或几对神经元特性的电生理学技术)等方法,研究它们的生长和融合情况。

经过对新生神经元的结构、分子性状和电生理学特性等方面观察,确认它们发育成了控制瘦蛋白信号的4种主要神经元,这些神经元有效地连入脑网络并重新连接损坏的电路,在功能上和原来的脑线路融为一体。新生神经元能通过正常的突触和受体神经元沟通,而大脑也能对其返回信号,变得能响应瘦蛋白、胰岛素和葡萄糖。经治疗后,这些小鼠体重比那些未经治疗的和用其他替代疗法的对照鼠要轻30%。

“有趣的是,这些胚胎神经元连接得并不像我们想象得那么,但这好像没什么关系。” 论文作者、哈佛医学院院长杰弗里·弗莱尔说,“从某种意义上,这些神经元就像天线,能立刻捕获瘦蛋白信号。从能量平衡的角度看,这么少量的正常基因神经元就能如此有效地修复神经线路令人惊讶。”

论文作者之一、哈佛大学干细胞与再生生物学教授、HMS神经病学教授杰弗里·马克利斯解释说,在成年动物中,只有嗅球和海马体亚区的齿状回两个脑区有大的神经新生,下丘脑只有少量神经元能持续新生。下丘脑调控着摄食、新陈代谢、体温、性与攻击等基本行为。能在下丘脑细胞的尺度实施修复,表明新疗法有望治疗更复杂的神经类疾病,如脊髓损伤、自闭症、癫痫、渐冻人(肌萎缩性侧索硬化症)、帕金森氏病(震颤麻痹)、亨廷顿舞蹈病等。

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