未成熟神经元，治疗大脑疾病的新可能
未成熟神经元，治疗大脑疾病的新可能
来自宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的一支研究队伍使用先进的技术发现，在大脑的一个重要记忆区域——海马体中，未成熟的可塑神经元在人类的一生中都大量存在。
于2022年7月发表于《自然》的这一发现有望能解决一个长期的争议——在成熟的人类大脑中是否会产生新的未成熟的神经元，该过程也叫“成体神经发生”（Adult Neurogenesis）。
这一发现也为更深入地研究成体神经发生及其在记忆、情绪、行为和脑功能障碍中所扮演的角色指明了道路。
“很多哺乳动物的大脑，会在他们的一生中产生新的神经元，这对大脑的可塑性或者说随时间改变和适应的能力非常重要。这一自我修复的能力在大脑受损时尤为重要，而这也正是经历脑卒中或脑损伤时会发生的。”论文的第一作者宋红军（Hongjun Song）博士说道。
“大脑的可塑性对于理解那些影响患者记忆以及其他认知功能的疾病来说也很重要，例如阿尔茨海默病。”
关于成体神经发生在人类中是否存在，人们已经争辩了几十年。在近一个世纪中，神经科学家认为哺乳动物的大脑一旦成熟，就不会产生新的神经元——现有的神经元必须维持整个成年时期。
最终，研究开始提供了关于新产生的未成熟神经元存在于成熟大脑中的证据：它们存在于在小鼠、人类和其他哺乳动物脑中，尤其是在嗅觉区域和海马体中。
- James Fenner -
人们一直对海马体中的未成熟神经元非常感兴趣，因为这一区域对学习、记忆以及情绪调控非常重要，而阿尔茨海默病患者的大脑中这一区域的神经元数量有所减少。
然而，过去几年的研究中并未发现人类海马体中存在大量成体神经发生的显著证据。平息关于成体神经发生的争议，对神经科学家来说是非常困难的，因为尚未发现简单、灵敏的针对性的方法，能在成熟人类大脑的组织样本中识别出新产生未成熟神经元。
宋红军和明国丽（Guoli Ming）教授及其团队，利用两个功能强大的新型工具攻克了这一挑战。第一个是单核RNA测序，它可以在任意单个细胞中中记录所有的基因活动。第二个是机器学习，研究者利用这一人工智能来筛过大量（小鼠或人类的）基因活动数据，以研究成熟和未成熟的海马体神经元的区别。
通过这些方法，研究人员在从婴儿期到92岁的广泛的人脑样本中，证实了未成熟的海马神经元的存在，这主要是一种叫做颗粒细胞（granule cells）的神经元。未成熟的颗粒细胞通常至少占颗粒细胞群的百分之几，即使在老年人脑中也是如此。研究人员在成人大脑的其他区域没有发现明显数量的未成熟神经元。
这些分析揭示了未成熟颗粒细胞的基因活动模式，并展示了这种模式在正常老化过程中的变化，在人类与小鼠之间的差异，以及在阿尔茨海默病中发生的改变。
研究者发现，与以往的研究一致，与同龄的非阿尔茨海默病大脑相比，阿尔茨海默病大脑中未成熟颗粒细胞，在所有颗粒细胞中的比例大大降低了一半以上。
2例培养中的成年人海马手术样本中新生的未成熟齿状回颗粒细胞，使用重叠标记信号标记：未成熟神经元(红色)、齿状回颗粒细胞(绿色)、细胞核(蓝色)和合成核苷类似物标记的新生细胞(白色)。
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Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania
研究人员探究未成熟的颗粒细胞在贯穿整个生命过程的大脑疾病（例如阿尔茨海默病和孤独症谱系障碍）风险基因中的表达，进一步揭示了这类分析对探索疾病起源的力量。他们发现，当相关联的疾病出现时，其中一些风险基因会在未成熟的颗粒细胞中表达。
该研究也包括海马祖细胞的识别，海马祖细胞由神经干细胞而来，并进而产生新的颗粒细胞。这些实验表明祖细胞相对稀少，但却是新的颗粒细胞的稳定来源。颗粒细胞的成熟非常缓慢，大概需要一年甚至更久。
“在未来，我们希望这种研究可以帮助进一步理解，类似精神疾病和阿尔茨海默病等大脑疾病的来源，带来更多治疗这些疾病的可能性。”明国丽教授说道。
本文原文来自《神经现实》