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【转载】复杂的神经元网络是怎样形成的?  

2014-06-17 14:03:21|  分类: 科学松鼠会 |  标签: |举报 |字号 订阅

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比利时VIB维萨里研究中心研究人员发现神经元连接的准确建立依赖于Dscam1蛋白,也就是说不同Dscam1亚型决定着哪些神经元相互连接,哪些神经元应该相互排斥。


科学探索

 
Science:复杂的神经元网络是怎样形成的?
 

  复杂的人类大脑被称为是“进化的最高成就”,大脑中的神经元如何彼此连接形成复杂网络,是生物学中最大的谜题之一。正是这些网络让我们能够正确感知世界、控制自身活动并且做出各种决定。尽管人们一直在努力理解神经元之间的线性连接,但对整个网络的形成机制还是知之甚少。

  比利时VIB维萨里研究中心的Dietmar Schmucker领导的研究团队之前在果蝇中鉴定了一种名为Dscam1的蛋白。神经元能够合成数以千计的Dscam1亚型,这些蛋白存在于神经元的表面,是神经元的重要“身份标签”。研究显示,神经元连接的准确建立依赖于这些蛋白,也就是说不同Dscam1亚型决定着哪些神经元相互连接,哪些神经元应该相互排斥。

  Schmucker实验室的Haihuai H和Yoshiaki Kise在这项研究中发现,同一个轴突中也存在着不同的Dscam1亚型,这些蛋白分布于新形成的分支之间。若非如此,神经元之间就只能形成线性连接,无法组成复杂的网络。这项研究首次向人们展示了,不同Dscam1亚型在同一神经元中的重要作用,揭示了大脑复杂神经网络的形成机制。

  尽管这项研究是在果蝇中进行的,但它有助于进一步理解人类大脑中的神经“布线”,为自闭症等神经疾病的治疗提供了重要的启示。彻底了解神经元的形成和互作机制,将为日后的干细胞治疗打下坚实的基础。(来源:生物帮)


  原文摘要:

Cell-intrinsic requirement of Dscam1 isoform diversity for axon collateral formation

Haihuai He, Yoshiaki Kise, Azadeh Izadifar, Olivier Urwyler, Derya Ayaz,Akhila Parthasarthy, Bing Yan, Maria-Luise Erfurth, Dan DASCenco, Dietmar Schmucker

  The isoform diversity of the Drosophila Dscam1 receptor is important for neuronal self-recognition and self-avoidance. A canonical model suggests that homophilic binding of identical Dscam1 receptor isoforms on sister dendrites ensures self-avoidance even when only a single isoform is expressed. We detected a cell-intrinsic function of Dscam1 that requires the coexpression of multiple isoforms. Manipulation of the Dscam1 isoform pool in single neurons caused severe disruption of collateral formation of mechanosensory axons. Changes in isoform abundance led to dominant dosage-sensitive inhibition of branching. We propose that the ratio of matching to nonmatching isoforms within a cell influences the Dscam1-mediated signaling strength, which in turn controls axon growth and growth cone sprouting. Cell-intrinsic use of surface receptor diversity may be of general importance in regulating axonal branching during brain wiring.

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