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科學家發(fā)現(xiàn)基因合作影響大腦的發(fā)育
閱讀:666 發(fā)布時間:2011-6-15德國馬丁斯雷德的馬普神經(jīng)生物學研究院的科學家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在果蠅大腦中處于發(fā)育中的神經(jīng)細胞之所以能知道它們什么時候生長到了它們的目標區(qū)域,是因為其中兩種基因的交互作用。
人類大腦中約有1000億個神經(jīng)細胞。大腦要發(fā)育成一個功能完整的有機體,這些神經(jīng)細胞中的每一個都必須和其它一些特定的細胞連接起來。然而,這些神經(jīng)細胞怎么知道它們應(yīng)該生長到什么位置以及和那些細胞連接?德國馬丁斯雷德的馬普神經(jīng)生物學研究院的科學家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在果蠅大腦中處于發(fā)育中的神經(jīng)細胞之所以能知道它們什么時候生長到了它們的目標區(qū)域,是因為其中兩種基因的交互作用。在脊椎動物大腦發(fā)展過程中可能也存在著類似的機制,而且這一機制對于更好地理解大腦特定區(qū)域發(fā)育障礙有很大幫助。
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神經(jīng)系統(tǒng)的復雜程度難以想象。數(shù)百萬乃至數(shù)十億的神經(jīng)細胞在生物生長過程中形成,這些細胞中的每一個都與它們毗鄰的細胞建立連接,并且生長出長長的連接線(軸突)到達大腦的不同區(qū)域。一旦這些軸突到了它的目標區(qū)域,它們就與周圍的神經(jīng)細胞建立連接。通過這樣的方式,就在大腦中建立起了神經(jīng)信息處理鏈,而這些處理鏈可以讓大腦完成各種感覺信息的處理,例如,可以讓我們看到茶杯、識別它、伸手去握住它等等。如果連接眼睛和手臂的神經(jīng)細胞失去了連接,那么想把咖啡放入杯子了就只能是幻想了。
神經(jīng)細胞與合作細胞的連接是非?;A(chǔ)的連接,基于這一實事,德國馬丁斯雷德的馬普神經(jīng)生物學研究院的科學家們和來自京都的同僚們調(diào)查這些軸突怎樣知道它們應(yīng)該生長到哪里為止,并且開始與周圍的細胞建立連接。神經(jīng)生物學家分析發(fā)現(xiàn),在果蠅視覺系統(tǒng)成長中,這一功能由兩種基因交互作用來完成。
科學家在科學雜志《自然——神經(jīng)科學》上公布了他們的研究成果:只有在兩種基因共同作用下,果蠅的視覺神經(jīng)才能夠正確、恰當?shù)厣L。這兩種基因控制著兩種蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。這兩種蛋白質(zhì)是在軸突的發(fā)現(xiàn)的,科學家認為它們從周圍組織中收集所處環(huán)境的信息。它們的作用是使神經(jīng)細胞能夠在大腦中找到自己生長方向,識別自己的目標區(qū)域。研究顯示,如果僅有一種基因活動或兩種基因活動性失調(diào),就會出現(xiàn)混亂的結(jié)果:軸突會在這一方向上的某處停止生長,zui終無法到達自己的目標區(qū)域。
研究著作者鈴木隆史(Takashi Suzuki)解釋說:“我們推斷在其它生物體中也存在著類似的生理機制——包括人類。”這一研究為zui終治愈由于誤導神經(jīng)細胞生長而引起的發(fā)育障礙提供重要的理論基礎(chǔ)。這一理論對于引導新生的神經(jīng)細胞恢復連接也將會有很大幫助