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为了搞懂神经元如何精准连接，科学家解剖了9000多个果蝇大脑斯坦福大学

2022-07-11 08:46来源：IT之家   

为了了解神经元是如何连接的，科学家解剖了9000多只果蝇的大脑。！

斯坦福大学神经生物学家丹尼尔·罗立群的团队真的做到了这一点，其研究成果发表在《神经元》杂志上。

人脑就像一个极其复杂的交流网络它有近860亿个神经元，神经元之间有近100万亿个连接

神经元之间的精确连接是所有神经系统功能的基础人类也可以通过这些联系感知外界，并采取相应的行动但如果中途出了问题，大脑就会崩溃，bug，严重的话会导致智力低下，自闭症等疾病

结果，为了了解背后的机制，团队花了20多年时间，解剖了9000多个果蝇大脑。

解剖超过9000只果蝇的大脑

如前所述，神经系统极其复杂一个成年人的大脑会形成100万亿个神经元连接，即使是果蝇这样的简单生物，其大脑中也有近20万个神经元，形成1000万个连接

到目前为止，已经揭示了大脑的主要蛋白质结构和突触连接机制，发现了两种指导神经元布线的分子——

转录因子和细胞表面蛋白质。

转录因子作为指挥者，位于细胞核内，决定细胞的形态和功能，另一方面，CSP通过与蜂窝环境交互来执行指令。

因此，科学家推测转录因子通过调节CSP表达来控制神经元的布线，即神经元之间的精确连接。

但在过去，这种因果关系只在少数孤立的案例中得到验证此外，据ScienceNet报道，这项研究的合著者谢齐静也表示，目前尚不清楚哪些细胞表面蛋白是由转录因子调控来发出命令的

早在20年前，该团队就发现存在一种转录因子——嗅觉感知因子Acj6，它可以控制一些触觉投射神经元的精确连接，但它缺乏一种直接确定蛋白质表达的方法。

两年前，另一位合著者李解决了这个问题他们开发了一种标记细胞蛋白质的方法，并使用定量质谱来鉴定蛋白质

基于这种方法，该团队最终弄清楚了Acj6如何通过调节CSP的表达来控制果蝇嗅觉投射神经元的精确树突靶向。

首先，他们定量分析了野生型和突变型PNs的细胞表面蛋白质组。

通过蛋白质组信息的遗传筛选，许多执行Acj6连接指令的PN表面蛋白被鉴定出来。

这些蛋白质包括典型的细胞粘附分子和以前没有发现的蛋白质，如压电，一种机械敏感的离子通道。

综合遗传学分析表明，Acj6在不同类型的PN中使用一组独特的细胞表面蛋白进行树突定向，而Acj6的联合表达可以挽救Acj6突变体的表型，其功效和广度均高于单一致动器。

换句话说，Acj6通过表面蛋白的不同组合的表达来控制不同神经元类型的布线特异性。

值得一提的是，据ScienceNet报道，谢齐静透露，为了获得足够的样本，她在团队的帮助下，花了几个月的时间解剖了不下9000只果蝇的大脑。

此外，他们还显示了神经元表面蛋白之间的遗传相互作用模式。

罗立群队

一篇是谢和李两位博士联名写的，唯一的通讯人是罗立群。

15岁考入中科大少年班，毕业时获得郭沫若奖学金毕业后赴美国布兰迪斯大学生物系攻读博士，并在加州大学做博士后研究

1996年，他在斯坦福大学生物系开设了一个实验室，研究成人神经回路是如何组织起来执行特定功能的，以及发育过程是如何组装的。

2012年，他被任命为美国国家科学院院士和美国艺术与科学院院士他的《神经生物学原理》在全世界的本科和研究生课程中被广泛使用

他曾担任《神经元》，《eLife》，《神经科学年刊》，《细胞》，《PNAS》等科学杂志的编委。

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责任编辑：醉言

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