发现人脑中未成熟神经元的分子特征的发现提供了对脑可塑性的新见解

由宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院的研究人员领导的团队使用先进的技术表明，在大脑的关键记忆区域中，在人类寿命中，不成熟的塑料神经元在人类寿命中大量存在。研究结果本月在自然，希望解决关于“成人神经发生”的存在 - 成熟人类大脑中新的未成熟神经元的产生。这一发现还为对成人神经发生及其在记忆，情绪，行为和脑部疾病中的作用进行更深入研究铺平了道路。

“许多哺乳动物在整个生命周期中都会在其大脑中产生新的神经元，这些神经元在脑的可塑性或随着时间的流逝而改变和适应的能力。当大脑受损时，这种修复自身的修复能力尤其重要，这是中风期间发生的事情或脑损伤，“宾夕法尼亚州神经科学教授的高级作家Hongjun Song博士说：“这种可塑性对于理解像阿尔茨海默氏病这样的疾病也很重要，这些疾病影响了患者的记忆，以及其他功能。”

数十年来一直在争论人类成年神经发生的存在。近一个世纪以来，神经科学家认为，一旦哺乳动物的大脑成熟，就没有产生新的神经元 - 现有的神经元必须持续整个成年。最终，研究开始提供成人大脑，小鼠，人类和其他哺乳动物的新生产的未成熟神经元的证据，尤其是在嗅觉（气味）区域以及海马中。海马中未成熟的神经元一直存在，并且继续引起人们的关注，因为该大脑区域在学习，记忆和情绪调节中起着重要作用，并且在阿尔茨海默氏病患者的大脑中减少了。

然而，在过去的几年中，其他研究没有发现在人海马中有明显的成年神经发生的证据。神经科学家很难解决辩论，因为他们没有一种轻松，敏感且具体的方法来鉴定成人人类脑组织样品中新产生的未成熟神经元。

Song，Ming及其团队在两个强大且相对较新的工具的帮助下克服了这一挑战。第一个是单核RNA测序，它在任何单个细胞中基本上都记录了所有基因活性。第二个是机器学习，一种人工智能，在这种情况下，研究人员用来筛选巨大的基因活性数据集（用于小鼠和人类），以学习成熟和未成熟的海马神经元之间的微妙差异。

使用这些方法，研究人员确认存在未成熟的海马神经元，主要是一种称为颗粒细胞，从婴儿期到92岁的广泛的人脑样品。未成熟的颗粒细胞即使在老年人的大脑中，通常至少代表颗粒细胞种群的百分之几。研究人员没有发现成年人类大脑中其他地区的大量未成熟神经元。

该分析发现了广泛的模式基因活性未成熟的颗粒细胞的特征，并显示了这种模式在正常衰老过程中如何变化，在人类和小鼠之间有所不同，并且在阿尔茨海默氏病中改变了。与先前的研究一致，研究人员发现，在阿尔茨海默氏症的大脑中，所有颗粒细胞中未成熟颗粒细胞的比例大大降低了，与年龄匹配的非阿尔茨海默氏症的大脑相比，超过一半以上。

进一步暗示了这种类型的分析探索疾病起源的力量，研究人员研究了未成熟颗粒细胞中整个寿命的表达，已知的风险基因，用于脑疾病包括阿尔茨海默氏症和自闭症谱系障碍。他们发现，当人们认为存在连接的疾病时，这些风险基因中的几个开始在不成熟的颗粒细胞中表达。

该研究包括鉴定来自源自的海马祖细胞神经干细胞反过来，要生出新的颗粒细胞。这些实验表明，祖细胞相对较少，但作为新颗粒细胞的稳定来源，随着时间的流逝，它们非常缓慢地成熟，跨越了一年或更长时间。

高级作家乔·里明（Guo-Li Ming）说：“将来，我们希望这种研究能够帮助进一步了解精神病和阿尔茨海默氏症等脑部疾病的原因，这可以告知治疗这些疾病的可能性。”D.，Perelman神经科学教授。