大脑对身体的引导比之前认为的要快得多

根据塔夫茨大学科学家的一项新研究，大脑比我们之前认为的更早地发挥着积极和重要的作用。该研究表明，早在动作或其他行为发生之前，青蛙胚胎的大脑就会影响肌肉和神经的发育，并保护胚胎免受导致发育缺陷的因素的影响。值得注意的是，大脑在自身发育过程中就完成了这些功能，这标志着大脑-身体界面已知的最早事件。除了首次发现这些重要的指导功能外，塔夫茨大学的研究人员还通过使用广泛使用的、经人类批准的药物，成功地挽救了由大脑缺失引起的缺陷。

这些发现发表在自然通讯将于9月25日发布，可以扩展对人类认知和神经可塑性的理解，并找到更好的解决方法出生缺陷治疗损伤，再生或生物工程复杂器官。青蛙是生物医学研究中广泛使用的模型，因为它们与人类有许多共同的基本生物机ob欧宝直播nba制和过程。

“每个人都知道大脑指导行为，但这些数据表明，我们需要修改我们的观点，即大脑在动物独立活动之前是静止的。我们的研究表明，大脑早在那之前就已经投入了，甚至在它完全建成之前。在治疗方面特别有希望的是，我们能够通过应用相对简单的生物电和神经递质操作来逆转导致大脑缺失的发育缺陷，”该论文的通讯作者Michael Levin博士说，他是Vannevar Bush生物学教授，塔夫茨再生与发育生物学中心和塔夫茨AAllen发现中心的主任。塔夫茨大学的艾伦发现中心(Allen Discovery Center)专注于读取和编写形态发生代码，该代码协调细胞如何通信，以创建和修复复杂的解剖形状，包括来自塔夫茨大学、哈佛大学、普林斯顿大学、芝加哥大学和特拉维夫大学的研究人员。

拯救“先天”缺陷

为了研究大脑在早期发育过程中的作用，研究人员在卵受精卵27-1/2小时后，远在独立的胚胎活动发生之前，摘除了非洲爪蟾蛙胚胎的大脑。

无脑胚胎主要表现在三个方面。最明显的是肌肉和周围神经系统的异常发育。胶原蛋白密度降低，肌肉纤维变短，缺乏正常胚胎特有的弓形花纹。周围神经在整个躯干上也异位而混乱地生长，这表明即使远离大脑的区域也依赖于它的存在和活动来进行正常的胚胎发生。

此外，当暴露在不会导致正常胚胎出生缺陷的化学物质中时，没有大脑的胚胎会出现严重的畸形，如弯曲的脊髓和尾巴。这些结果表明，正常的大脑提供了一种保护作用，以防止暴露在影响下，如果没有大脑的活动，就会成为强大的致畸物。

重要的是，研究人员能够通过给药东莨菪碱(一种用于调节人类神经功能的药物)或注射编码HCN2离子通道的信使RNA来修复这些缺陷，HCN2离子通道可以在许多环境和动物(包括人类)中调节生物电信号。

“我们的数据表明，大脑通过局部和远距离交流的电和化学通道来锻炼这些功能。这种分布式通信意味着，我们可以通过向更容易到达的组织提供治疗，来修复难以到达的部位的损伤。能够治疗身体的一个部分，看到另一个部分的结果，在神经再生等专业中特别有价值，”该论文的第一作者，神经科学家Celia Herrera-Rincon博士说，她是莱文实验室的博士后研究员。

未来的研究将专注于解码通过新发现的大脑沟通通道发送的特定信息，识别其他需要大脑存在的身体结构，探索与其他物种的相关性，并提高在其他环境下提供类似大脑的信号的能力，以改善复杂的模式和组织修复。

莱文特别感兴趣的问题是，大脑或任何结构在构建过程中是如何传递信息的，以及其他器官是否有类似的特殊作用。

“大脑和身体形成了一个反馈回路;大脑是由胚胎的模式活动构建起来的，即使它自己也为这些过程提供了指导性的指导——结构和功能之间的微妙平衡。解释这一点可以帮助我们理解大脑是如何在大规模重塑和再生过程中保持记忆的。也许有一天，我们能够在记忆完好无损的情况下再生大脑的某些部分。”“我们已经发现大脑在这个发展阶段起着重要的作用，我猜这只是冰山一角。”

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