科学家找出是什么让大脑细胞在特定的顺序发展

研究人员已经确定了10个因素的完整系列,调节大脑视觉系统的细胞类型的发展水果flies-including以什么顺序这些神经元培养。研究结果,发表在自然开辟了新途径,了解在不同的动物大脑发育进化和再生医学的线索。

的人类的大脑由800亿年神经元。这些神经细胞有不同的形式、功能、与其他神经元和连接形式神经网络。这种复杂性使得大脑执行许多功能,从视觉控制言论和存储记忆,产生情绪。

虽然科学家们已经发现了许多类型的神经元,这种复杂性是如何出现在大脑的发展是发育神经生物学的核心问题再生医学。

“了解人类大脑的发展可以让我们在未来重复这些发展过程产生特定类型的神经细胞在实验室中中天线和潜在的患者或触发神经干细胞移植生物生成和替换丢失的神经元,”克劳德Desplan说,银纽约大学生物学教授和这项研究的资深作者。

因为研究人类的大脑是一个极其复杂的努力,研究人员依靠生物模型,如老鼠与果蝇,探索复杂的大脑机制的过程。在脊椎动物,如老鼠和人类,和无脊椎动物,像苍蝇一样,不同类型的神经元生成顺序随着大脑的发育,与特定类型的神经元产生第一和其他类型生成后从同一祖干细胞。

的机制神经干细胞随着时间的推移产生不同的神经元时间模式。通过表达不同molecules-termed颞转录因子或tTFs-that调节特定基因的表达在每个窗口的时候,神经干细胞产生不同的神经元。

这项研究发表在自然,研究人员研究了果蝇的大脑果蝇发现所需的成套ttf生成大约120神经元类型的髓质,视觉系统的一个特定的大脑结构苍蝇。他们使用最先进的单细胞transcriptome-all mRNA测序获得的基因表达在给定细胞超过50000人单个细胞被分组到大多数发展中髓质细胞类型的礼物。

关注神经干细胞,研究人员确定了成套ttf,定义不同的时间窗口在这个大脑区域和基因网络,控制这些不同的表达ttf允许这颞叶栅的进步。

“几个ttf先前确定大脑视觉系统使用可用的抗体;我们已经确定了综合系列10 ttf可以指定所有神经元类型在这个大脑区域,”说,该研究的主要作者之一,Nikolaos Konstantinides,现在组长研究所雅克·莫诺在巴黎和前博士后Desplan实验室。

之后,研究人员确定了基因的相互作用,使颞叶栅进步和如何发展与出生顺序的所有神经元髓质,连接特定的时间窗口和生成特定类型的神经元。这种级联是必要的生产的全部神经的多样性大脑地区以刻板的顺序。

“颞叶栅的减值进展导致多样性减少神经元的生成,因此改变大脑发育,”伊萨贝尔说Holguera,纽约大学生物学系和博士后研究的co-first作者之一。

最后,团队研究了第一步的过程中神经干细胞细胞成熟神经元,神经元发育的一个阶段称为分化。他们发现飞神经元和人类大脑皮层神经元的分化过程非常相似,相似的基因表达模式在分化的不同阶段。

“我们的发现表明,了解果蝇神经元发展的机制可以产生等效过程的洞察人类,”co-first作者安东尼·罗西说现在哈佛大学博士后研究员、前Desplan实验室的研究生。