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免疫细胞塑造大脑中的电路

根据2020年9月发表在Neuron上的研究,免疫细胞在微调大脑的神经回路中起着意想不到的作用。驻留在那里的免疫细胞,称为小胶质细胞,不仅可以保护大脑免受感染和炎症,而且还可以帮助身体塑造发育中的大脑的电路。这项新的研究表明,小胶质细胞还可以指导神经元改变其自身的连接性,以响应感觉线索。

冷泉港实验室(CSHL)助理教授卢卡斯·奇德尔(Lucas Cheadle)在哈佛医学院神经科学家迈克尔·格林伯格(Michael Greenberg)的实验室中作为博士后研究员发现了这种细胞通讯。Cheadle的研究探索了生物学与外部世界之间的联系,他对如何根据感官体验来完善神经回路特别感兴趣。

他说:“在很大程度上,大脑的整体结构和连线是通过出生来完成的。” “但这确实需要来自环境的强大反馈才能继续成熟。” 他解释说,随着动物与周围环境的相互作用,一些神经元的连接被消除,而其他一些则被加强。在人类中,这个过程在出生后会持续数十年。奇德尔说:

“真正重要的是,在发育过程中,正确的神经元以正确的方式相互连接。我们希望对存在的连接数和连接的牢固程度进行严格控制。因此,对于感觉体验而言,这实际上很重要。 ”

Cheadle及其同事在小鼠大脑的视觉处理回路中监视了神经元或突触之间的连接。幼鼠需要在适当的时间进行视觉输入,以发展与视觉相关的大脑通路。但是,如果老鼠在关键时期缺乏视觉输入,则电路会产生过多的突触,并且老鼠最终会出现异常连接。研究小组发现,这些回路依赖于小胶质细胞,小胶质细胞具有正确的视觉刺激,可以向附近的神经元发出信号,以修剪一些突触。

对神经连接性的影响代表了小胶质细胞在健康大脑中的新作用,并且可以帮助解释为什么这些细胞与自闭症和其他神经发育障碍有关。格林伯格说:“我认为这项研究将被视为我们对感官体验和小胶质细胞如何协调突触修剪过程的机械理解的重大突破,这对于早年大脑的成熟至关重要。”

在CSHL,Cheadle将更深入地研究这种相互作用,追踪导致突触拆卸的小分子信号,以及小胶质细胞内因环境提示而发生的变化。他说:“小胶质细胞能够根据视觉经验而上调基因表达的想法本身令我着迷,因为它们是免疫细胞。”

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