通過(guò)靶向特定的神經(jīng)細(xì)胞連接恢復(fù)成年小鼠的大腦可塑性

塔夫茨大學(xué)醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家與耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的同事合作，發(fā)現(xiàn)了一種新的分子機(jī)制，這種機(jī)制對(duì)大腦功能的成熟至關(guān)重要，可以用來(lái)恢復(fù)老年人大腦的可塑性。與以往通過(guò)影響全腦的方法廣泛操縱大腦可塑性的研究不同，本次研究首次發(fā)現(xiàn)特定分子作用于單一類型的神經(jīng)元連接來(lái)調(diào)節(jié)大腦功能。這恢復(fù)了大腦與自身重新連接的能力。

對(duì)小鼠的研究可以促進(jìn)對(duì)自閉癥譜系障礙和中風(fēng)等人類疾病的理解和治療。2019年1月8日發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告》上。

我們的大腦在童年時(shí)期非常具有可塑性，所有年輕的哺乳動(dòng)物都有一個(gè)“關(guān)鍵期”，因?yàn)樗鼈兇竽X的不同區(qū)域可以根據(jù)外界刺激重塑神經(jīng)連接。打破這種精確的發(fā)育順序會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的損傷；自閉癥等疾病可能會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵時(shí)期的中斷。

研究科學(xué)家阿德瑪里比奇博士說(shuō)：“一段時(shí)間以來(lái)，人們已經(jīng)知道大腦中抑制性神經(jīng)細(xì)胞的成熟控制著臨界可塑性的開(kāi)始，但尚不清楚當(dāng)大腦成熟時(shí)，這種可塑性是如何消失的。塔夫茨大學(xué)醫(yī)學(xué)院，新研究的第一作者?！拔覀円呀?jīng)有一些證據(jù)表明，一組名為SynCAMs的分子可能參與了這一過(guò)程，因此我們決定深入研究這些特定的分子?！?

這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是視覺(jué)皮層，大腦中負(fù)責(zé)處理視覺(jué)場(chǎng)景的部分，其中的可塑性已經(jīng)在許多物種中進(jìn)行了研究。利用先進(jìn)的病毒工具和電生理技術(shù)，研究人員可以測(cè)量清醒小鼠對(duì)視覺(jué)刺激自由反應(yīng)的神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元)的活動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)從大腦中移除SynCAM 1分子增加了年輕和成年小鼠視覺(jué)皮層的可塑性。進(jìn)一步的研究表明，SynCAM 1控制著一種非常特殊的神經(jīng)元連接，稱為突觸：大腦皮層下的視覺(jué)丘腦和皮層中的抑制性神經(jīng)元之間的長(zhǎng)距離突觸。發(fā)現(xiàn)SynCAM 1是丘腦與抑制性神經(jīng)元之間形成突觸所必需的，

當(dāng)大腦出現(xiàn)可塑性時(shí)，里比奇將抑制性神經(jīng)元比作撥號(hào)控制。隨著不同腦區(qū)功能的成熟，早期發(fā)育需要可塑性。然后成熟的功能被像SynCAM 1這樣的分子“粘”在適當(dāng)?shù)奈恢谩?

“我們的研究已經(jīng)確定了控制大腦可塑性的基本機(jī)制。也許最令人興奮的是，我們可以證明成人大腦中的一個(gè)過(guò)程會(huì)主動(dòng)抑制可塑性，”塔夫茨大學(xué)神經(jīng)科學(xué)副教授托馬斯比德勒博士說(shuō)。塔夫茨大學(xué)醫(yī)學(xué)院薩克勒生物醫(yī)學(xué)科學(xué)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)項(xiàng)目部成員?！耙虼?，成熟大腦改變的能力有限不僅僅是年齡的結(jié)果，而是由SynCAM 1機(jī)制直接強(qiáng)制執(zhí)行的。這使我們能夠重新打開(kāi)成熟大腦中的可塑性機(jī)制，這可能與自閉癥和其他疾病的治療有關(guān)?！?

關(guān)注單個(gè)分子和突觸類型以誘導(dǎo)增強(qiáng)的可塑性應(yīng)該支持開(kāi)發(fā)副作用可能性降低的治療方法。“例如，抗抑郁藥可能會(huì)恢復(fù)可塑性，但它們也有許多其他作用，”里比奇說(shuō)，并指出更多的可塑性并不總是更好。“我們的研究發(fā)現(xiàn)了一種在空間和時(shí)間上以非?？煽氐姆绞皆黾涌伤苄缘姆椒ā＝Y(jié)合最新的基因手術(shù)方法，這可能是解決成人兒童期疾病和腦損傷的新方法。”

研究人員仍然需要確定這種可塑性機(jī)制是否適合人類和小鼠，并且可以反復(fù)激活。盡管嚙齒動(dòng)物和人類之間存在明顯的主要差異，但對(duì)許多物種的研究表明，可塑性的一般機(jī)制是相似的。

本研究是美國(guó)塔夫茨大學(xué)醫(yī)學(xué)院Biederer組的最新研究成果，重點(diǎn)研究正常發(fā)育和神經(jīng)發(fā)育障礙背景下突觸形成和可塑性的機(jī)制。

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