关于人脑的一个最有趣的问题也是神经科学家最难回答的问题之一:是什么使我们的大脑有别于其他动物?
“我们真的不明白是什么使人脑“特别是,”爱伦脑科学研究所的研究员EdLein博士说。“研究在.层面上的差异细胞电路是一个很好的起点,现在我们有了新的工具。“
在今天发表在杂志上的一项新的研究中自然神经科学莱恩和他的同事为这个难题提供了一个可能的答案。由匈牙利塞格德大学神经学家莱恩和塔马斯博士共同领导的研究小组发现了一种新型的人类。脑在老鼠和其他经过精心研究的实验动物身上从未见过的细胞。
塔马斯和斯齐格德大学(University Of Szeged)的博士生埃斯特·博尔狗(Eszter Boldog)称这些新细胞为“玫瑰神经元”-他说,对他们来说,细胞中心周围每个脑细胞轴突形成的密集束,就像花瓣脱落后的玫瑰。这些新发现的细胞属于一类被称为抑制性神经元的神经元,它抑制了大脑中其他神经元的活动。
这项研究还没有证明这种特殊的脑细胞对人类来说是独一无二的。但是,啮齿类动物中并不存在特殊神经元这一事实是很有趣的,它将这些细胞添加到了一小部分可能只存在于人类或灵长类大脑中的专门神经元中。
Tamás说,研究人员还不知道这些细胞在人脑中的作用,但它们在老鼠体内的缺失说明了在实验动物中模拟人脑疾病是多么困难。他的实验室团队的下一步工作之一是从患有神经精神障碍的人身上寻找死后大脑样本中的玫瑰花神经元,看看这些专门的细胞是否会在人类疾病中发生改变。
当不同的技术融合时
在他们的研究中,研究人员使用了两名50多岁的男性死后的脑组织样本,并将他们的身体捐献给了研究人员。他们取了大脑皮层最上层的部分,大脑最外层负责人类意识的区域,以及我们认为是人类特有的许多其他功能。与我们的体型相比,它比其他动物要大得多。
莱恩说:“它是大脑中最复杂的部分,人们普遍认为它是自然界中最复杂的结构。”
塔马斯在匈牙利的研究实验室用一种经典的神经科学方法来研究人脑,对细胞的形状和电学特性进行了详细的检查。在艾伦研究所,莱恩领导着一个团队,致力于发现人类脑细胞之间以及老鼠脑细胞之间的独特基因组合。
几年前,塔马斯访问了艾伦研究所,介绍他对人类专门大脑的最新研究。细胞类型这两个研究小组很快就发现他们使用了非常不同的技术来攻击同一个细胞。
“我们意识到,从绝对不同的角度来看,我们在同一种细胞类型上趋同,”塔马斯说。所以他们决定合作。
艾伦研究所(Allen Institute)与J·克雷格·文特尔研究所(J.Craig Venter Institute)的研究人员合作,发现玫瑰花细胞启动了一组独特的基因,这是他们研究过的任何一种小鼠脑细胞类型中都看不到的遗传特征。Szeged大学的研究人员发现,玫瑰花神经元与另一种不同类型的神经元在人大脑皮层的另一种不同部位形成突触,称为锥体神经元。
这是第一批将这些不同技术结合起来研究细胞类型的人类皮层研究,艾伦脑科学研究所(Allen Institute For Brain Science)高级科学家、这项研究的作者丽贝卡·霍奇(Rebecca Hodge)说。
霍奇说:“仅仅这些技术都是强大的,但它们给你的细胞可能正在做的事情提供了一个不完整的画面。”“它们一起告诉你关于细胞的补充信息,它们可以潜在地告诉你它是如何在大脑中运作的。”
你是如何学习人类的?
玫瑰花神经元的独特之处在于,它们只附着在细胞伴侣的一个特定部位,这表明它们可能以一种非常特殊的方式控制信息流。
Tamás说,如果你想到所有的抑制性神经元,就像汽车上的刹车,玫瑰色的神经元会让你的车停在你驾驶的非常特殊的地方。例如,它们就像刹车,只有在杂货店才能起作用,而不是所有的汽车(或动物的大脑)都有它们。
“这种特殊的细胞类型-或汽车型-可以停在其他细胞类型无法停止的地方,”Tamás说。“参与啮齿动物大脑交通的汽车或细胞类型不能停在这些地方。”
研究者的下一步是寻找大脑其他部位的玫瑰色神经元,并探索它们在大脑疾病中的潜在作用。虽然科学家们还不知道玫瑰是否神经元研究人员说,啮齿动物似乎并不存在,这是对实验室老鼠的另一次打击,因为它是人类疾病的完美模型-尤其是针对神经系统疾病。
“我们的大脑不仅仅是放大的老鼠大脑,”TrygveBakken博士说,他是艾伦脑科学研究所的高级科学家,也是这项研究的作者之一。“多年来人们一直对此发表评论,但这项研究从多个角度探讨了这一问题。”
塔马斯说:“我们的许多器官都可以在动物模型中得到合理的模拟。”“但是,使我们有别于动物王国其他部分的是我们大脑的能力和输出。让我们成为人类。因此,人类很难在动物系统中建模。“
发表评论 取消回复