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人类细胞增强成年小鼠的突触可塑性和学习

<p>在这张移植小鼠大脑的图像中,人类星形胶质细胞呈现绿色</p><p>在一项新的研究中,研究人员将人类神经胶质祖细胞(GPCs)移植到小鼠体内,发现移植的小鼠更快速学习并获得新的关联并进行了各种任务明显快于没有人类神经胶质细胞的小鼠胶质细胞 - 一种在人类中枢神经系统中发现的细胞家族,直到最近才被认为仅仅是“管家” - 现在似乎对人类大脑的独特复杂性至关重要科学家在证明当移植到小鼠体内后,这些人类细胞可以影响大脑内部的通讯,使动物更快地学习,科学家得出了这一结论</p><p>发表在“细胞干细胞”杂志上的研究表明,一组胶质细胞的进化被称为星形胶质细胞 - 人类比其他物种更大,更复杂 - 可能是导致的关键事件之一将我们与其他物种区分开来的更高认知功能“这项研究表明,胶质细胞不仅对神经传递至关重要,而且还表明人类认知的发展可能反映了人类特定神经胶质形式和功能的演变,”大学说</p><p>罗切斯特医学中心(URMC)神经病学家,医学博士,博士,研究的共同高级作者“我们相信这是人类神经胶质具有独特功能优势的首次证明这一发现也为我们提供了一个全新的模型来调查这些细胞可能发挥作用的一系列疾病“近年来科学家们已经开始了解和欣赏胶质细胞 - 更具体地说是星形胶质细胞 - 在大脑功能中发挥的作用URMC的研究人员已经成为解开星形胶质细胞秘密的先驱并证明它们不仅用于支持大脑中的神经元,还可以与神经元和每个神经元进行通信呃“星形胶质细胞的作用是为神经传递提供完美的环境,”该研究和导演的联合资深作者,以及URMC转化神经医学中心的高级作者,医学博士Makken Nedergaard说</p><p>同时,我们观察到,随着这些细胞在复杂性,大小和多样性方面的进化 - 就像它们在人类中一样 - 脑功能变得越来越复杂“人类大脑中的星形胶质细胞更丰富,更大,更多样化对于其他物种在人类中,个体星形胶质细胞投射出可以同时连接大量神经元的纤维,特别是它们的突触,两个相邻神经元相遇的通信点因此,个体人类星形胶质细胞可能潜在地协调活动</p><p>成千上万的突触,远远超过小鼠这一观察结果表明人类星形胶质细胞可能在整合和协调中发挥重要作用</p><p>他在人类大脑中发现更复杂的信号传导活动,因此有助于调节我们更高的认知功能</p><p>这反过来表明,当移植到小鼠体内时,人类神经胶质可能会影响神经活动的潜在模式“从根本上讲,我们与较低的物种不同, “高盛说:”我们先进的认知处理能力不仅仅是因为我们神经网络的规模和复杂性,而且还因为人类神经胶质所提供的功能和协调能力的提高“”我总是发现人脑的概念更有能力,因为我们有更复杂的神经网络有点过于简单,因为如果你将整个神经网络及其所有活动放在一起所有你最终都会得到一台超级计算机,“Nedergaard说道”但是人类的认知还远远不够它不仅仅是处理数据,还包括情感与记忆的协调,通知我们更高的抽象和能力学习“研究小组决定通过观察当这些细胞被允许与小鼠的正常神经细胞共存时发生的情况来确定人类神经胶质细胞是否可以为人类大脑提供独特的能力科学家们首先分离出人类神经胶质祖细胞 - 细胞在中枢神经系统中产生星形胶质细胞 - 来自脑组织然后将这些细胞移植到新生小鼠的大脑中 随着老鼠成熟,人类神经胶质细胞胜过宿主的天然神经胶质细胞,同时使现有神经网络保持完整“人类神经胶质细胞基本上接管了几乎所有神经胶质祖细胞和大部分神经胶质细胞</p><p>小鼠中的星形胶质细胞是人类起源的,并且基本上是在人的大脑中发育和表现的,“Goldman说,然后团队开始研究这些细胞对动物大脑的功能影响,特别是大脑细胞之间信号的速度和保留及其可塑性 - 大脑形成新记忆和学习新任务的能力他们发现大脑功能的两个重要指标在患有人类神经胶质的小鼠中得到了显着改善首先,在测量现象时称为钙波 - 信号在大脑中相邻的星形胶质细胞内和之间传播的速度和距离 - 研究人员指出,移植小鼠的波传播速度比小鼠正常观察的速度快,与人脑组织的波传播速度更相似</p><p>第二,研究人员还研究了长时程增强(LTP),这是一个测量神经元长度的过程</p><p>大脑受到短暂电刺激的影响LTP被认为是学习和记忆的核心分子机制之一在这项测试中,研究人员发现移植小鼠发展得更快,更持久LTP,这表明他们在学习能力提高的基础上在这些研究结果中,研究小组随后对一系列旨在测试记忆和学习能力的行为任务进行评估</p><p>他们发现移植小鼠的学习速度更快,并且获得新关联并执行各种任务的速度明显快于没有小鼠的小鼠</p><p>人类神经胶质细胞“最重要的是,这些小鼠表现出可塑性和学习能力的提高现有的神经网络,本质上改变了它们的功能,“Goldman说道”这告诉我们人类神经胶质在智力能力和认知处理中具有物种特定的作用虽然我们已经怀疑这种情况可能是这种情况,但这确实是这一点的第一个证明“研究人员认为,这种动物模型,他们称之为人类神经胶质嵌合体小鼠,现在为医学界提供了一种新工具来理解和治疗神经系统疾病,其中神经胶质细胞异常有助于此</p><p>这可能特别适用于在人类中出现的神经和神经精神疾病比其他物种更多在这些疾病中,星形胶质细胞的人类特异性特征可能对疾病过程特别重要</p><p>高盛,Nedergaard及其同事已经在使用这些小鼠来研究一系列神经精神病学和神经退行性疾病,胶质病理学可能有助于额外的aut其中包括Xiaoning Han,Michel Chen,Fushun Wang,Martha Windrem,Su Wang,Steven Shanz,Qiwu Xu,Nancy Ann Oberheim,Lane Bekar,Sarah Betstadt,Takahiro Takano和URMC,以及Alcino Silva和加州大学洛杉矶分校</p><p>研究得到了G Harold和Leila Y Mather慈善基金会,Miriam博士和Sheldon G Adelson医学研究基金会,国家多发性硬化症协会和国立卫生研究院出版物的支持:Xiaoning Han等,“Forebrain Engraftment by Human胶质祖细胞增强成年小鼠的突触可塑性和学习,“细胞干细胞,第12卷,第3期,342 - 353,2013年3月7日; DOI:101016 / jstem201212015来源:罗彻斯特大学医学中心图片:

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