美国纽约大学的生物学家在一项最新研究中发现了大脑发育的一个意想不到的来源,这一发现为神经系统的构建提供了新的见解。这项研究于2023年9月1日发表在《Science》杂志上,揭示了神经胶质细胞在大脑发育中的重要作用。
长期以来,神经胶质细胞被认为是被动支持细胞的集合,但研究表明,它们实际上对大脑神经细胞的发育至关重要。文章的第一作者Vilaiwan Fernandes指出:“我们的研究改变了以神经为中心的大脑发育观点,强调了非神经元细胞如神经胶质细胞的贡献。只有当神经胶质细胞的作用被纳入考虑时,关于神经细胞产生的时间、身份和协调性等大脑发育的基本问题才能被全面理解。”
大脑由两种主要细胞类型组成:神经细胞(神经元)和神经胶质细胞。神经胶质细胞占据了大脑体积的一半以上,但过去的研究更多关注神经元,因为它们是信息处理网络的核心。然而,纽约大学的研究人员推测,胶质细胞在大脑发育中可能具有重要作用。
为了验证这一假设,研究团队选择了果蝇的视觉系统作为模型生物进行研究。果蝇的视觉系统与人类类似,拥有重复的微型回路,可检测和处理光信号。这种模型让科学家能够深入探索大脑发育过程中视网膜神经元与其他神经元之间的协调机制。
研究发现,神经胶质细胞通过传递信号来协调神经细胞的发育。这些信号从视网膜传递到大脑,促使大脑中的细胞分化为神经细胞。在视觉系统中,感光细胞分泌Hedgehog信号诱导神经上皮细胞形成膜前体细胞。随后,光感受器分泌成纤维细胞生长因子(FGF)和表皮生长因子(EGF),引导胶质细胞前体细胞迁移、分化并包裹光感受器细胞轴突。胶质细胞包裹的轴突进一步分泌胰岛素样肽,诱导前体细胞分化为L1至L5神经元。
论文的资深作者、纽约大学生物学教授Claude Desplan表示:“胶质细胞不仅作为信号传递的中介,精确控制神经元的产生时间和位置,还决定神经元的类型。这一发现为理解大脑发育的复杂机制提供了重要线索。”
这项研究不仅揭示了神经胶质细胞在大脑发育中的关键作用,还为未来探索神经系统疾病的治疗提供了新的方向。