為了使大腦高效工作，神經(jīng)沖動(dòng)盡可能快速、準(zhǔn)確地到達(dá)目的地非常重要。人們?cè)缇椭郎窠?jīng)纖維(也稱(chēng)為軸突)傳遞這些沖動(dòng)。在進(jìn)化過(guò)程中，軸突周?chē)纬闪私^緣鞘——髓磷脂，這提高了傳導(dǎo)速度。這種絕緣鞘是由神經(jīng)系統(tǒng)中的第二種細(xì)胞——神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞形成的，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是大腦的主要組成部分之一。如果由于疾病而導(dǎo)致髓磷脂耗盡，則會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病，例如多發(fā)性硬化癥或腓骨肌萎縮癥。
明斯特大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)細(xì)胞不僅控制神經(jīng)傳導(dǎo)的速度，還影響信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的精度。如果沒(méi)有這些絕緣護(hù)套，就會(huì)發(fā)生類(lèi)似短路的過(guò)程，從而影響刺激傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。研究成果發(fā)表在《自然通訊》雜志上。
背景和方法
神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞不僅對(duì)于提供能量是不可或缺的，它們還在大腦中承擔(dān)著廣泛的其他任務(wù)。它們負(fù)責(zé)代謝物和外源物質(zhì)的運(yùn)輸、調(diào)節(jié)液體交換和維持離子穩(wěn)態(tài)。為了更好地了解神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)元信號(hào)傳導(dǎo)的重要性，明斯特大學(xué)神經(jīng)和行為生物學(xué)研究所的 Christian Klämbt 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研究了果蠅(果蠅)個(gè)體神經(jīng)元誘導(dǎo)激活后的行為變化。Christian Klämbt 說(shuō)：“為了這個(gè)目的，我們要么從神經(jīng)系統(tǒng)中去除單個(gè)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，要么在光誘導(dǎo)的光遺傳學(xué)神經(jīng)元激活過(guò)程中特異性干擾它們的發(fā)育。”
由于這些活動(dòng)，研究人員首先能夠確定神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞控制軸突的徑向生長(zhǎng)。正如預(yù)期的那樣，較小的軸突具有較慢的傳導(dǎo)速度——這是與波恩大學(xué)的同事合作通過(guò)電生理測(cè)量確定的。令人驚訝的是，很明顯，較慢的傳導(dǎo)速度不會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)行為發(fā)生任何變化。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在這里做出的更重要的貢獻(xiàn)是在各個(gè)軸突之間形成膜過(guò)程，這可以防止電耦合(即短路)，從而對(duì)神經(jīng)元信號(hào)傳導(dǎo)的精確度做出決定性貢獻(xiàn)。研究人員通過(guò)一種特殊的定制設(shè)備對(duì)幼蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了詳細(xì)分析。所謂的 FIM(基于受抑全內(nèi)反射成像方法)的開(kāi)發(fā)，加上自主開(kāi)發(fā)的軟件，可以對(duì)微小生物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行高分辨率描繪和分析。這導(dǎo)致了一家分拆公司的成立——“qubeto”公司——現(xiàn)在繼續(xù)開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)并將其提供給科學(xué)界。
神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞作為速度、特別是刺激傳導(dǎo)精度的主動(dòng)調(diào)節(jié)器的功能此前尚未被描述過(guò)。“我們的研究清楚地表明了神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞作為神經(jīng)系統(tǒng)活性成分所發(fā)揮的作用，”克里斯蒂安·克拉姆特(Christian Klämbt)在總結(jié)研究結(jié)果時(shí)說(shuō)道。“通過(guò)這些新發(fā)現(xiàn)，我們正在為更好地了解神經(jīng)系統(tǒng)疾病的一些癥狀奠定基礎(chǔ)。”
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