定义果蝇和人类的大脑马赛克

我们的大脑由数十亿独特的神经元组成，这些神经元连接并产生协调的大脑活动，就像马赛克地板，不同图案的瓷砖汇聚在一起形成一个合成的整体图像。然而，与静态马赛克不同的是，我们的大脑是动态的，大脑的活动会根据环境线索发生变化。那么，是什么构成了大脑的马赛克呢?单个神经元彼此之间有何不同?单个神经元上存在或不存在特殊类型的蛋白质使它们独一无二，而神经元上这类蛋白质的完整范围决定了它对特定的内外刺激作出不同反应的特征能力。当单个神经元失去其特有的蛋白质组合时，它会导致错误的大脑活动，随后是神经退行性疾病和精神障碍。因此，确定哪些蛋白质存在于哪些神经元上的机制至关重要。

一项发表在杂志上的研究eneuro.现在已经表明跨物种从果蝇对人类，新形成的神经元大脑使用称为存储操作钙入口（SOCE）的新型钙信号传导，表达正确的蛋白质范围。在菌塞期间，神经元从细胞外带钙，以重新填充通过神经元反应耗尽的细胞钙储存，从激素，神经疏皮，甚至神经递质中的一系列信号。由于神经元有几种钙入口的替代机制，因此难以理解的神经元的功能难以理解。我们使用了有针对性的遗传方法来研究索科如何影响果蝇神经元的神经元功能，并且最近衍生自人干细胞的神经元前体细胞。

这水果像许多其他昆虫一样飞行，从爬行的幼虫到一个糟糕的幼虫，其中幼虫大脑被重新建模为苍蝇。然而，在明显休眠的蛹内，正在改造的神经元正忙于与其他神经元的正确连接 - 一种称为神经电路开发的过程。当钙信号传导所需的蛋白质特别从飞行电路的神经元除去时，从蛹出来的苍蝇无法长时间飞行。通过将大脑与正常苍蝇的这种苍蝇相比，可以清楚地发挥作用，当果蝇蛹的发展飞行回路损害时，有助于神经元彼此互相交谈的特定蛋白质存在于较低的水平。

早期的工作表明，当钙信号传递损害时，编码这些蛋白质的基因本身在较低水平表达。将它们替换为果蝇，允许钙发射损失允许更好的飞行。在这些“救出”苍蝇中，飞行神经元互相交谈的能力，一种称为神经递质的过程，也有所改善。

大部分的细胞和分子过程在生物体中是保守的，在大的进化时间尺度上彼此分离。因此，对果蝇的研究阐明了人类发育、行为和疾病的各个方面。因为在人脑中直接进行基因表达的实验是不可能的，所以研究人员选择在来自人类干细胞的人类神经前体细胞中测试这一想法。一种钙信号的丢失导致了基因的改变蛋白质表达式。正如我们最近发表的文章分子神经科学的前沿，神经前体细胞在早期阶段变得更加神经元样，表明在显影过程中的钙信号有助于在它们可以分割的状态下保持神经前体细胞所需的蛋白质表达。这种发现对于了解影响人脑正常生长的疾病综合症可能是重要的。

我们的发现来自果蝇和人类神经前体细胞表明同样的钙信号机制也需要在大脑中产生特定类别的神经元。在果蝇身上，我们知道失去这种信号会影响它们正常飞行的能力。在人脑中，它可能与大脑形成早期阶段的生长有关。这样的损失有多大钙成年人神经元中的信号也会改变其功能并影响人类健康?其他实验室的研究表明情况可能如此。例如，在人类神经退行性疾病脊髓小脑共济失调中，钙信号传导因遗传突变而减少。这是由于受影响的基因表达的改变吗神经元随着时间的推移?研究人员希望在未来的实验中回答这个问题。

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