神经元发育的时间决定了它们可以变成什么

红色染色显示小鼠中脑的所有多巴胺能神经元。相比之下，只有在胚胎发育相对较晚出现的多巴胺能神经元才会亮绿色。图片来源：Alessandro Petese/波恩大学

谈到皇室，事情很清楚：君主的第一个孩子继承王位。晚出生的兄弟姐妹必须从事不那么光鲜的职业。这对于大脑中的某些神经细胞非常相似。在他们的情况下，决定他们未来职业生涯的不是他们出生的顺序，而是至少他们出现的时间。波恩大学最近的一项研究表明了这一点。结果是在小鼠身上获得的;因此，它们可以在多大程度上转移到人类身上仍然不确定。它们现已发表在eNeuro杂志上。

在他们的研究中，研究人员检查了一种特定类型的细胞：中脑中的多巴胺能神经元。他们的名字有点笨拙，因为他们能够产生多巴胺。这种信使物质在某些神经细胞之间的信号传递中起着至关重要的作用。因此，多巴胺能神经元的丧失可能导致帕金森病，例如，其运动序列的特征缺陷。

中脑中的多巴胺能神经元并不完全相同。波恩大学医院重建神经生物学研究所的 Sandra Blaess 教授解释说：“我们现在知道一系列不同的类型，所有这些类型都很可能在大脑中执行特定的任务。” “它们将非常长的神经纤维(称为轴突)发送到大脑的不同区域。它们通过这些纤维运输到相应目标区域的东西之一是多巴胺。” 然而，这些类型中的大多数可能来自相同的祖细胞。“我们想知道这些祖细胞如何发育成不同的多巴胺能细胞群，没有这些细胞，大脑就无法运作。”

出身时间决定职业道路

一段时间以来，人们就知道其他神经细胞的职业取决于它们出现的时间。“我们研究了多巴胺能神经元是否也是这种情况，”正在 Blaess 教授小组攻读博士学位的 Alessandro Petese 说。“在小鼠中，所有祖细胞需要四到五天才能转化为多巴胺能神经元。我们想知道：第一天形成的神经元与第二天、第三天或第四天形成的神经元不同吗?”

为此，研究人员在不同时间标记了前体细胞，以便在接下来的几天里从这些前体细胞中出现的所有神经元在显微镜下都亮起绿色。相比之下，那些先前从未标记的前体中出现的神经元仍然是黑暗的。“通过这种方式，我们发现早期出生的细胞仍然可以在中脑发育成所有类型的多巴胺能神经元，”Blaess 的合作者 Franca Fries 说。形象地说，这些细胞因此仍然可以遵循非常不同的职业道路。“但是，他们出生得越晚，他们的选择就越狭窄。所以他们变得更加专业。”

与实践相关的基础研究

该研究小组现在想要研究哪些信号迫使祖细胞越来越多地朝着某个方向发展。“在重建神经生物学中，现在正在努力从干细胞中创造神经元，”Blaess 说，他也是波恩大学“生命与健康”跨学科研究领域的成员。“这是因为它允许在实验室中对神经细胞类型进行有针对性的复制，这可能用于逆转帕金森病中发生的细胞损失，例如。” 为此，重要的是要了解自然分化过程中发生的过程。

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