Cell:Otx2蛋白影响脑部可塑性

　　

长期以来，研究人员在寻找一种可激发脑部认知能力的因子，也许这一因子对孩童时期的大脑具有可塑性。8月8日，著名期刊《Cell》发表了波士顿儿童医院的最新研究进展，儿童医学的科学家们发现一种影响认知功能的因子，名为Otx2的蛋白。

 

Otx2对细胞的成熟具有重要作用，在临界期神经元可增强大脑的可塑性，这一临界期神经元是指大脑在形成各种新环路形成神经连接的时期。

 

科学家们在小鼠的视觉系统模型上完成这一研究，视觉系统是科学家了解大脑接受外部信息启动脑部环路连接的经典模型。儿童医院神经科、神经生物学程序科博士，Takao Hensch（文章的高级作者）怀疑，在听觉系统、嗅觉系统以及其他的感觉系统里都具有相似的机制。对时间的把握是很重要的，因为大脑需要在精准的时刻里反馈外界的信息，把外界的信息加工成脑内的信号。

 

Hensch说，如果对时间把握错误，大脑可能形成错误的环路。

 

如果脑部能对关临界期的时间把握精准的话，将改善某些精神（发育）障碍疾病，比如说自闭症，科学家们认为在精神疾病里，临界期时刻被错误地加速，或是错误地减慢。重新激发正常的临界期将改善人们的认知能力，比如说学习语言的能力，发展音乐才能的能力，或是修复中风大脑和受伤的大脑。

 

Hensch和同事发现，有趣的是，在临界期里视觉系统的脑细胞被打开，它们不能自我生成Otx2。而是，视网膜释放并传递Otx2到脑细胞。实际上，是眼睛在传递信息给大脑。眼睛发出信号告诉大脑它所看到的信息，大脑开始将信息传递给中枢。

 

Hensch说，在视觉系统里，眼睛在接受到外界的刺激后，将信息传递给大脑，大脑就开始产生反馈机制，这一时间进程由外界刺激决定而非有脑部生物钟控制。Hensch，哈佛大学医学院分子和细胞生物学教授。我们发现这一类分子信使从一个细胞传递到另一个细胞，它并不是细胞生物学上正统的理念。但是，法国巴黎Ecole Normale Superieure 学院的Alain Prochiantz教授是这一理念的忠实支持者。

 

先前的研究让我们清楚，当细小白蛋白细胞成熟后，它们就开始建立抑制性回路，用于平衡现存的兴奋回路。Hensch和其他研究者发现，抑制性回路在启动临界期神经元方面起重要作用。早期的输入性兴奋对神经元的首次接触具有重要意义。但是，到了后期就需要有抑制性回路来平衡兴奋性回路。

 

在最近的研究中，Hensch和同事发现，饲养在黑暗处的小鼠没有外界的视觉刺激，Otx2还保存在视网膜。只有当小鼠接触大量的外界视觉刺激，Otx2才可能进入脑部，促进细小白蛋白细胞成熟。

 

在其他的实验中，研究者直接将Otx2注射到小鼠脑内。结果发现细小白蛋白细胞开始成熟，就算小鼠仍旧在黑暗中饲养也不例外。最后，当Otx2在研究的合成被阻断时，细小白蛋白细胞就失去成熟的活力。

 

Otx2具有不同寻常的背景：在胚胎发育初期就产生，如果没有Otx2小鼠胚胎的头部发育就受阻。小鼠头部发育完成后，就不再产生Otx2，但是出生后它又出现在细小白蛋白细胞里。神经系统循环利用胚胎发育期的关键因子，Otx2又影响脑部的可塑性。

 

Hensch对Otx2从视网膜转运到大脑皮质的机制感性趣。他推测Otx2可以穿透各种屏障进入皮质，因此将来可以利用这一特性设计眼药水药物治疗脑疾病，比如，精神分裂症，这些疾病是由于细小白蛋白细胞失去成熟能力所致。

（生物通 张欢）