科学家们展示了微小的、突变的神经元天线如何损害大脑的连通性

轴突是神经元的细长线状延伸，可以向其他脑细胞发送电信号。由于轴突连接，我们的大脑和身体可以完成所有必要的任务。甚至在我们出生前，我们就需要轴突在灰质中生长，并在大脑发育时正确连接。北卡罗来纳大学医学院的研究人员现在发现了一个关键原因，为什么连通性会出现问题，导致罕见但令人衰弱的神经发育状况。

发表在杂志上细胞发育由北卡罗来纳大学教堂山分校细胞生物学和生理学教授Eva Anton博士领导的研究人员展示了两种基因突变如何改变许多细胞类型上发现的神经元纤毛-触角样突起的功能。由此产生的纤毛功能障碍影响轴突连通性，导致罕见的Joubert综合征相关障碍(JSRD)。

“我们的实验证明，纤毛信号促进轴突束发育和连接的适当模式，”安东说，他是北卡罗来纳大学神经科学中心的成员。“破坏纤毛信号可导致JSRD的轴索束畸形。”

尽管纤毛存在于大多数类型的细胞中，但直到最近，纤毛在大脑发育中的重要性一直未得到充分认识。

科学家现在知道纤毛能感知周围的环境，而功能失调的纤毛会在胎儿发育过程中扰乱轴突的生长和连通性。出生时纤毛功能失调和相关轴突生长和连通性不规则的婴儿可发展为JSRD。磨牙征是MRI图像中可检测到的轴突突出的特征性缺陷，常用于诊断JSRD。患有这种疾病的人会经历发育迟缓，智障人士呼吸节律异常，难以控制身体动作，以及其他严重的健康问题。但这是如何发生的还不清楚。

Anton和他的同事利用两个名为Arl13b和Inpp5的基因的神经元特异性小鼠遗传模型，以及来自JSRD患者的相关人类突变，以及初级纤毛信号的化学遗传和光遗传操作，研究了纤毛在发育过程中如何变得功能失调并影响轴突连接大脑发育．

在小鼠中，他们发现Arl13b或Inpp5e的缺失会损害初级纤毛作为信号枢纽的功能，因此他们可以研究纤毛驱动的信号是如何调节正常和JSRD大脑中的轴突生长和连接的。Anton和同事们继续描述了细胞信号传导中纤毛驱动的变化，特别是那些通过主要信号蛋白PI3K、AKT和AC3有效调节轴突行为的变化。

在本研究之前，初级纤毛在大脑连通性出现中的意义尚不明确。也没有。研究社区确切了解纤毛失调如何导致Joubert综合征相关疾病的轴索束缺陷。

"通过阐明初级纤毛在大脑连接，这项研究帮助我们理解如何纤毛失调导致Joubert综合征相关疾病的轴索束缺陷，”Anton说。“我们的研究表明，在未来，纤毛信号的精确操作可能会被测试并用于缓解纤毛病的神经元连接缺陷，如JSRD。”

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