【NIH】科学家发现脑部干细胞的新功能

  NIH 科学家发现添补大脑嗅觉中心的新细胞维持着关键的神经回路。
  几十年来，科学家认为脑神经元只在早期发育期生成，并且不能补充。但是最近，科学家发现了在脑部特殊区域能够分裂转变成新神经元的细胞。这些神经前体细胞的功能现在仍然是研究的热点。NIH的科学家报道了小鼠处理气味的嗅觉系统新生成的脑细胞，在维持恰当的神经连接中扮演关键角色。这项研究的结果发表在10月8日的神经生物学杂志(Journal of Neuroscience)上。
  “这是脑部干细胞一个令人惊讶的新功能，它改变了我们对脑部干细胞的看法”，Leonardo Belluscio博士说。他是NIH神经错乱和中风国家研究所 (National Institute of Neurological Disorder and Stroke，NINDS)的科学家和这项研究的首席作者。
  嗅球在脑前方，直接从鼻子接收来自环境的气味信息。嗅球部的神经元存储这些信息，把这些信号传递到脑的其他部位，在那一刻我们开始觉察正在经历的气味。失去嗅觉往往是一些神经错乱病的早期症状，例如老年痴呆和帕金森病。
  在神经形成的过程中，成人生成的神经前体细胞在脑深部的脑室下产生，迁移至研究者认为的最终位置嗅球。一旦到达嗅球，这些细胞就与已经存在的细胞联结起来，整合到已有的神经回路中。
  研究嗅觉系统的Belluscio博士与NIH精神健康国家所(National Institute of Mental Health)神经生成领域的研究者Heather Cameron博士，合作研究神经元连续添加对嗅球神经回路组织的影响。用两种不同类型的生物工程小鼠，他们可以定向和消除成人生成的干细胞，同时保持另外的嗅球细胞不受改变。这个操作水平的精细程度，之前还没有过。
  在第一批小鼠实验中，Belluscio博士团队，先临时塞住动物的鼻孔，这样就阻断了嗅觉信息进入大脑，从而干扰了嗅球回路的组成。这个实验室之前的实验显示，这种方式的感知丧失会导致嗅球体内某种突起显著散开，失去了正常情况下的精确连接。这些研究还显示一旦干扰消除，这种被干扰散开的神经回路能够重新组织自己，恢复原先的精准。
  但是，在最近的研究中，Belluscio博士实验室发现，一旦不再阻塞鼻子，而是阻碍新神经元生成和进入嗅球，回路依然凌乱。“我们发现没有新神经元细胞，系统不会从被干扰的状态恢复。” Belluscio说。为了进一步探究这个想法，他的团队阻止了小鼠成人生成神经元的产生，这些小鼠没有阻塞鼻子。他们发现嗅球结构开始解体，类似于动物阻塞鼻子后的模式。同时他们观察了干细胞损失的程度和神经回路干扰数量之间的关系，结果显示干细胞损失越多嗅球被破坏的程度越大。Belluscio博士说，通常人们假定成人大脑回路很稳定，新神经元的介入会改变已经存在的回路，造成大脑的重组织。“但是，在我们这个实验中，回路看上去本身并不稳定，需要新神经元持续不断的补充，不但用来从结构干扰中恢复，而且用于维持和稳定它的成熟结构。尽管嗅球回路里细胞在持续替换，正常情况下它的结构没有改变，这其实很令人吃惊。” Belluscio博士说。他和他的同事们推测，嗅球里新神经元可能在维持和调节系统中影响功能的变化方面非常重要，这可以帮助动物适应不断变化的环境。
  发现新神经元影响嗅球中神经元之间的精确连接非常令人兴奋。因为脑中的神经元有共享很多特征，其他区域的神经生成，例如与记忆有关的海马体区域，看起来也产生类似的连接上的变化。” Cameron博士说。
  神经疾病与嗅觉系统变化的潜在关系仍然还不清楚，但是进一步了解如何感知气味可能帮助我们回答这个问题 。“这是一个令人兴奋的科学领域”Belluscio博士说，“我相信嗅觉系统对神经活动的变化非常敏感，考虑到它与脑部其他区域的连接，这方面的研究可以帮助我们进一步了解嗅觉丧失和一些脑部疾病的关系。”（转化医学网360zhyx.com）

  参考文献：
  Cummings DM et al. Adult neurogenesis is necessary to refine and maintain circuit specificity. Journal of Neuroscience, October 8, 2014.
  图片说明：脑嗅觉处理区域的感受嗅觉的新细胞，成人生成的细胞穿过薄的嘴侧迁徙流，定居在嗅球里（图中右上方的大结构)。照片由NINDS Belluscio实验室提供。