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科学家发现新的信号通路在学习,处理感官输入

2019-05-23 13:46:06 健康食品104℃

  科学家发现新的信号通路在学习,处理感官输入中起着至关重要的作用

  2014年12月16日

  研究合作揭示了神经元之间改变信息处理的新机制;与学习和处理感官输入的主要相关性

  德国约翰内斯古腾堡大学(JGU)科学家在大脑中发现了一种新的信号通路,它在学习和处理感觉输入方面起着重要作用。已经知道不同的神经胶质细胞从神经元接收信息。然而,不知道这些相同的神经胶质细胞也将信息传递给神经元。胶质细胞释放出一种影响神经元串扰的特定蛋白质片段,最有可能通过与神经元用于通讯的突触接触结合。来自神经胶质的这种信息流的中断导致神经网络的变化,例如在学习过程期间。由Dominik Sakry博士,Angela Neitz博士,Jacqueline Trotter教授和Thomas Mittmann教授组成的团队揭开了潜在的机制,从分子和细胞层面到网络,最终导致了行为后果。他们的发现在理解大脑中信号传递的复杂途径方面取得了重大进展。

  在哺乳动物大脑中,神经胶质细胞数量超过神经细胞,但它们的功能仍然很大程度上是不明智的。一组神经胶质细胞,即所谓的少突胶质细胞前体细胞(OPC),发育成少突胶质细胞,其具有保护性髓鞘层的神经元轴突,从而促进信号沿轴突的快速传递。有趣的是,这些OPCs以稳定的比例存在 - 约占所有大脑区域(包括成年大脑)所有细胞的5-8%。美因茨的研究人员决定仔细研究这些OPCs。

  在2000年,人们发现OPCs通过它们与神经元产生的突触接触从神经网络接收信号。 “我们现在已经发现,前体细胞不仅通过突触接收信息,而且还使用它们将信号传递给相邻的神经细胞。因此,它们是网络的重要组成部分。美因茨大学分子细胞生物学研究所的Jacqueline Trotter教授解释说。传统上,神经元被认为是大脑中的主要参与者。然而,在过去几年中,越来越多的证据表明神经胶质细胞可能起着同样重要的作用。 “胶质细胞对于我们的大脑非常重要,我们现在已经详细阐明了胶质细胞在信号传递中的新的重要作用,”美因茨大学医学中心生理学研究所的Thomas Mittmann教授解释说。

  相关故事研究人员报告了治疗侵袭性脑肿瘤的进展情况美国科学家研究人员发现阿尔茨海默氏症中神秘细胞死亡的可能解释,帕金森研究人员创建了大脑自身免疫系统的新图谱。通信链始于信号从神经元传播到整个突触的OPCs通过神经递质谷氨酸裂解。

   这导致特异性蛋白酶(OPCs中的α-分泌酶ADAM10)的活性的刺激,其作用于由前体细胞表达的NG2蛋白,其将NG2片段释放到细胞外空间中,其中它影响邻近的神经元突触。神经元以改变的电活动的形式对此作出反应。 “我们可以使用膜片钳技术来听到细胞如何彼此交谈,”米特曼说。

  “该过程开始于OPC接收来自神经元的信号。这意味着对神经元的反馈不能被视为与信号接收分离,“该研究的第一作者Dominik Sakry博士解释了这一系列事件。当研究人员去除蛋白质时,NG2在这一过程中的作用变得明显:神经元突触功能被改变,改变学习并破坏感觉输入的处理,其表现为测试动物的行为改变。

  在涉及生理学家和分子生物学家的合作项目中获得了大脑中两种细胞类型之间的通信不是单向系​​统而是涉及反馈回路的复杂机制的证据。参与美因茨大学的项目是生物学和医学学院以及由鼠标行为单元(MBU)提供的平台技术形式的焦点计划转化神经科学(FTN)。该项目还得到了两个美因茨合作研究中心(CRC 1080和CRC-TR 128)的支持,并参与了马格德堡莱布尼茨神经生物学研究所的参与。来自七个国家的科学家参加了这项研究。

  资料来源:Johannes Gutenberg Universitaet Mainz

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