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异常的神经元活动表现为父母的忽视

异常的神经元活动表现为父母的忽视

在生命的最初几年,大脑经历了剧烈的变化。当婴儿接触到新的景象和声音时,它的电路很容易重新布线,从而了解世界并学习理解它。随着孩子的成熟和关键发育时期的过去,大脑的可塑性会降低,但某些特定的经历会为成人大脑的某些部分创造机会来重新连接和学习。

冷泉港实验室(CSHL)的科学家们一直在研究老鼠身上的一个这样的转变时期:在这个时期里,成年雌性老鼠第一次学会了识别和回应幼鼠的痛苦叫声。这项研究于2020年1月7日发表在《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience)上。研究表明,在儿童早期发育阶段,当他们在成年期启动一段高度学习的时期时,促进快速学习的机制也会发挥作用。这些发现暗示了一种被称为Rett综合征的罕见神经发育障碍的潜在治疗策略,在这种疾病中,成人大脑可能无法从重新布线的机会中获益。

几年前,CSHL的副教授Stephen Shea和他的同事们发现,缺乏Mecp2基因的两种功能副本的雌性老鼠,无法学会检索痛苦的幼鼠。科学家们将这种父母的忽视追溯到大脑听觉皮层中一组被称为parvalbumin (PV)神经元的异常行为。PV神经元是抑制性神经元:它们的信号抑制其他脑细胞的活动。在发育过程中,PV神经元的信号有助于关闭大脑最容易接受变化的关键时期。

Shea团队由博士后研究人员Billy Lau和Keerthi Krishnan领导,并与CSHL教授Josh Huang合作进行了最新的研究,他们深入研究了幼鼠对雌鼠听觉皮层信号的影响。通过监测大脑这部分单个细胞的活动,研究人员发现,当Mecp2完好无损时,PV神经元的抑制信号会随着与幼犬接触而减少。这种抑制性信号可以使神经回路中的其他神经元对小动物的叫声做出更灵敏的反应。谢伊解释说:“这种抑制网络在某种程度上后退了,使兴奋性活动更加强烈。”

目前还不清楚幼崽是如何在雌鼠体内触发这些变化的,但只要MECP2存在,这些变化就会发生——即使在从未怀孕的小鼠中也是如此。然而,在Mecp2基因受损的雌鼠中,PV神经元的信号仍然很强。

在人类中,Mecp2的突变导致Rett综合征。患瑞特综合症的儿童在出生后的最初几个月发育正常,但随后开始丧失语言和运动技能。Shea团队的新发现支持了先前的证据,即PV神经元特别容易失去MECP2。这表明这些细胞或它们所参与的回路可能是药物开发的合适靶点。

它还表明,在某些发育时期,Rett综合征患者可能对治疗最敏感。谢伊说,在接触幼犬之前,Mecp2受损小鼠大脑中的听觉皮层细胞的表现与其他小鼠相同。这表明Mecp2在提高学习能力的过程中特别重要。这一原则可能会指导在特定的发展里程碑上及时关注的治疗。”

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