脑活动驱动神经纤维绝缘的动态变化

大脑是一个非常灵活和适应性强的学习工具。几十年来，研究人员已经知道，这种被称为可塑性的灵活性来自于被充分利用的突触(神经细胞之间的连接)的选择性强化。

现在，斯坦福大学医学院的研究人员已经证明了这一点大脑可塑性还有另一种机制:隔离神经纤维并使其更有效率的细胞中依赖于活动的变化。这些细胞形成一种特殊类型的绝缘体，称为髓磷脂。

“髓鞘可塑性是一个迷人的概念，可能有助于解释大脑如何应对经验或培训，”神经病学和神经科学助理教授米歇尔蒙杰，博士，博士学位。

研究人员的研究结果描述于4月10日在线发布的文件中科学快讯。

这些发现说明了一种形式的神经可塑性本文高级作者Monje说，基于米尔辛的米尔辛，负责的分子机制最终可能最终阐明了广泛的神经系统和精神病疾病。“这项研究的牵头作者是斯坦福博士学位的斯坦福大学博士和研究生大卫吹瓶。

将神经脉冲快速传递到长长的神经纤维上需要髓磷脂的绝缘，髓磷脂是由一种叫做少突胶质细胞的细胞包围神经元而形成的。即使绝缘护套的结构发生很小的变化，比如厚度的变化，也会极大地影响神经脉冲传导的速度。脱髓鞘疾病，如多发性硬化症，攻击这些细胞和降解神经传递，特别是长距离。

髓鞘绝缘的神经纤维构成了大脑的“白质”，这些巨大的束连接着大脑的一个信息处理区域到另一个区域。Monje说:“如果你把大脑的基础设施想象成一座城市，那么白质就像连接一个地方到另一个地方的道路、高速公路和高速公路。”

在这项研究中，Monje和她的同事显示，神经活动促进少突胶质细胞前体细胞增殖和分化成形成髓磷脂的少突胶质细胞。神经元活动也会导致细胞厚度的增加髓鞘在主动神经回路内，使沿神经光纤的信号传输更有效。Monje说，这就像一种改善大量使用的道路交通流量的系统。与交通系统一样，改善最富有成效的路线使整个系统更高效。

近年来，研究人员发现了神经细胞活动可以促进髓磷脂绝缘的生长的线索。有研究表明经验和髓鞘动力学之间有相关性，对培养皿中分离的细胞的研究表明两者之间有关系神经元活动和髓鞘形成。但还没有办法证明神经元活动直接导致完整大脑中的髓磷脂变化。“你不能在大脑中植入一个电极来回答这个问题，因为由此产生的损伤会改变细胞的行为，”Monje说。

该溶液是一种含有光学机构的相对较新的激进的技术。科学家将光敏离子通道的基因插入特定的神经元组中。当暴露于特定波长的光线时，可以使那些神经元进行射击。在研究中，Monje和她的同事用小鼠在他们的大脑中控制运动的区域中使用光敏离子通道。然后，科学家可以通过开启和关闭光线打开和关闭小鼠中的某些运动行为。因为光从放置在脑表面的源源到所研究的神经元的源，所以无需在神经元旁边直接插入探针，这将产生损伤。

通过直接用光刺激神经元，研究人员能够证明是神经元的激活促使髓鞘形成细胞做出反应。

进一步的研究可以确切地揭示活性如何促进少突胶质细胞-前体细胞-细胞的增殖和成熟，以及髓磷脂的动态变化。这样的分子理解可以帮助研究人员开发治疗策略，促进髓鞘修复疾病髓鞘降解，如多发性硬化，白科医疗和脊髓损伤。

“相反，当这些细胞的生长失调时，它是如何导致疾病的?”Monje说。她特别感兴趣的一个领域是一种叫做弥漫性脑桥神经胶质瘤的儿童脑癌。这种癌症通常发生在5到9岁的儿童身上，不可避免地是致命的，当大脑髓鞘形成发生时通常孩子的身体协调性会出现问题，然后大脑细胞生长失控。

该论文的其他共同作者是Hannes Vogel医学博士，病理学和儿科学教授;ob体育开户网址Ben Barres，医学博士，神经生物学教授和主席，发育生物学、神经学和神经科学教授;博士后Bradley Zuchero博士;研究生克里斯托弗·芒特、格兰特·林、劳伦·伍德和格雷戈尔·比瑞;以及本科生安德里亚·戈德斯坦、莎拉·米勒和英格丽德·伊玛目。

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