长期以来,神经生物学家们主要聚焦于神经元的研究,认为神经元是信息加工的核心。然而,一项发表于《科学》杂志上的研究颠覆了这一传统观点,揭示了神经胶质细胞在大脑发育过程中扮演着不可或缺的角色。神经胶质细胞占大脑细胞总数的一半以上,过去常被视为仅仅是神经元的结构支持者。但纽约大学生物学系的研究团队通过果蝇视觉系统模型发现,神经胶质细胞能够将视网膜的信号接力传递到大脑的远侧区域,从而精确调控神经元的产生时间、身份定位和功能分化。
纽约大学生物学系博士后研究员Vilaiwan Fernandes解释道:“这些结果导致我们将大脑发育的神经中心观点修正为诸如神经胶质细胞之类的非神经元细胞也在其中发挥作用。确实,我们的结果发现关于神经细胞产生的时间选择、身份和协调的基本问题仅当将神经胶质细胞的作用考虑在内时才能够得到理解。”
大脑由两种主要细胞类型构成:神经元(神经细胞)和神经胶质细胞。神经元形成加工信息的神经网络,而神经胶质细胞占大脑容量的一半以上。由于神经胶质细胞在数量上占据优势,研究人员推测它们可能在发育中具有动态调控功能。果蝇视觉系统是研究这一机制的理想模型,因为它的视叶结构与人脑高度相似,拥有重复的微型回路来检测和加工全视野光线。当大脑发育时,视网膜中的神经元增加必须与大脑深处其他神经元的生成保持时空协调——这种同步性正是依赖神经胶质细胞群实现的。
在这项研究中,这些研究人员发现神经元发育协调是通过神经胶质细胞群体实现的,这些神经胶质细胞将来自视网膜的信号接力传递到大脑中,从而将大脑中的细胞变成神经元。纽约大学生物学教授Claude Desplan指出:“通过起着一种信号传递中介的作用,神经胶质细胞对神经元在何时何处产生进行精准控制,而且也对它将变成何种神经元进行精准控制。”这一发现不仅拓展了我们对神经发育机制的理解,也为神经退行性疾病和脑损伤修复提供了新的研究思路——未来或许可以通过调节神经胶质细胞的功能来促进神经再生。
参考资料:
Vilaiwan M. Fernandes, Zhenqing Chen, Anthony M. Rossi et al. Glia relay differentiation cues to coordinate neuronal development in Drosophila. Science, 01 Sep 2017, 357(6354):886-891, doi:10.1126/science.aan3174
Jesse Isaacman-Beck, Thomas R. Clandinin. Glia put visual map in sync. Science, 01 Sep 2017, 357(6354):867-868, doi:10.1126/science.aao2991