定义在果蝇和人类大脑马赛克

类似于马赛克地板,不同图案的瓷砖一起组合和整体形象,我们的大脑是由数十亿独特的神经元连接,产生协调大脑活动。与静态的马赛克,然而,我们的大脑是动态和活动在大脑中基于环境因素的变化。那么是什么让大脑的马赛克?单个神经元是如何不同?特殊类型的蛋白质的存在与否对单个神经元使他们独一无二的,和齐全的蛋白在神经元定义其特征反应能力不同特定内部或外部刺激。当个别神经元失去特有的蛋白质结合,它可能会导致错误的大脑活动神经退化疾病和精神疾病。所以识别机制,定义哪些蛋白质存在的神经元,是至关重要的。

一项研究发表在杂志上eNeuro已经表明,跨物种从吗果蝇人类,新成立的神经元大脑用小说形式的钙信号称为门店钙条目(跌倒)表达蛋白质的正确的范围。跌倒时,神经元细胞外钙补充细胞钙储存耗尽的神经元响应范围信号激素、神经肽、甚至神经递质。跌倒在神经元的功能已经很难理解主要是因为神经元钙的条目有几个备用机制。我们使用目标基因方法研究跌倒如何影响神经功能果蝇神经元,以及最近在神经前体细胞来源于人类干细胞。

的水果飞,像许多其他昆虫一样,从爬行幼虫生长的酸臭蚁蛹幼虫大脑——生命是一只苍蝇。显然在休眠蛹,然而,神经元被改造正忙着做正确的连接与其他neurons-a过程被称为神经回路的发展。当蛋白质所需的钙信号被专门从神经元的飞行线路,苍蝇的蛹无法长时间飞行。通过比较从这些不善飞苍蝇的大脑正常的果蝇,很明显,特定的蛋白质,帮助神经元相互交谈时出现在低得多的水平钙信号受损发展中飞行的果蝇蛹的电路。

早期的研究表明,基因编码这些蛋白质时自己下级表达钙信号受到了损害。取而代之的果蝇受损的钙信号允许更好的飞行。在这些“获救”飞,飞行能力的神经元相互交谈,这一过程被称为神经传递,也得到了改善。

大多数细胞和分子过程是守恒的生物彼此分离的大进化时间表。因此,研究果蝇的说明人类发展、行为和疾病。因为直接实验的基因表达在人类的大脑是不可能的,研究人员选择测试这个想法在人类神经前体细胞来源于人类干细胞。一个特定类的钙信号的损失导致基因改变蛋白质表达式。如我们最近发表的文章中所示分子神经科学前沿,神经前体细胞变得更加neuron-like在早期阶段,表明钙信号在开发过程中所需的蛋白质有助于表达在一个国家,在那里他们可以维持神经前体细胞分化。这一发现可能是重要的理解疾病的症状,影响人类大脑的正常生长。

我们的发现果蝇和人类神经前体细胞需要显示相同的钙信号机制产生大脑神经元的特定类。在果蝇中,我们知道这样的信号损失影响正常飞行的能力。在人类的大脑,它可能是与生长在大脑形成的早期阶段。这样的损失吗钙成人神经元的信号也改变他们的功能和影响人体健康?从其他实验室工作表明,这可能是对的。例如,在人类神经退行性疾病脊髓小脑的共济失调,钙信号减少是由于遗传突变。这是由于基因表达变化的影响神经元随着时间的推移?研究人员希望能在未来的实验回答这个问题。