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新研究检查海马体的细胞多样性

新研究检查海马体的细胞多样性

霍华德休斯医学研究所珍妮莉亚研究园的研究人员发现了哺乳动物大脑的单一典型细胞类型中意想不到的多样性。他们对 CA1 锥体神经元细胞的分析表明,对于许多基因来说,表达水平随细胞的解剖位置而变化,沿着海马体的长度逐渐增强或减弱。

CA1 锥体神经元充当海马体中经过充分研究的回路的输出细胞。这些细胞都具有独特的形状,并且位于大脑中的相同结构中。但根据 2016 年 1 月 14 日在线发表在《神经元》杂志上的新研究,CA1锥体细胞之间的基因表达差异与这些细胞和具有完全不同形式和功能的其他海马细胞之间的基因表达差异一样大。

领导这项工作的 Janelia 科学项目主任兼实验室负责人 Nelson Spruston 表示:“这项研究确实强调了基因表达的极端变异性,这种变异似乎是沿着海马背腹轴逐渐、连续的方式。”“我们的研究结果建立了一种影响细胞身份的新组织原则,其中神经元身份可以在大量空间分布的神经元群体中以连续的方式发生强烈变化。”

海马体接收并处理来自大脑许多部分的信号,有助于一系列神经功能,包括记忆和空间导航。它的作用沿着香蕉形结构的长度而变化,一端主要参与认知功能,另一端则更多地参与情感处理。这可能是由于沿结构长度的不同点接收到的信号种类不同,但科学家们也想知道不同区域细胞的内在特性是否有助于海马体内明显的分工。

Sruston 实验室的研究科学家 Mark Cembrowski 通过比较小鼠不同 CA1 锥体细胞之间的基因活性来研究这种可能性。Cembrowski使用 RNA-seq(一种让研究人员测量基因组中每个基因的表达水平的技术)比较了他从海马体不同区域分离的细胞组。Cembrowski 说,根据其他实验室的工作,他预计可能会发现十几个在海马体不同部位表达不同的基因。相反,他找到了数百个。

沿海马体长度(或“长轴”)的差异最为显着,因此 Cembrowski 将注意力集中在那里。在海马体两端(背侧和腹侧区域)之间差异表达的基因列表很长且多样,表明可能对细胞的物理特性及其与其他细胞的联系产生影响。最终,这些属性决定了神经元如何处理信息。“我们基本上找到了任何神经科学家都会关心的基因的每个功能类别,”Cembrowski 说。