调节神经信号传导速度的“幕后黑手”是谁?

【字体: 时间:2018年11月05日 来源:生物通

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  啮齿类动物研究表明,星形胶质细胞在大脑处理信息过程中扮演着重要角色。

  

根据美国卫生研究院的一项最新研究,神经元在大脑波动中的传输速度(实现日常活动所需的最佳信息流)取决于星形胶质细胞,结果发表在《PNAS》杂志。

星形胶质细胞可以通过改变髓鞘(一种绝缘材料)的厚度以及郎飞氏结(髓神经纤维绞扼所致的小结,作用是放大信号)的间隙宽度调节信号传输速率。

“科学家们过去认为,髓鞘脂是不能被稀释的,除非在发生脱髓鞘疾病(如多发性硬化症)情况下,才会被破坏,”儿童健康与人类发展研究所(NICHD)神经系统发育和可塑性研究部主任、本文通讯作者R. Douglas Fields博士说。“我们的研究表明,在正常情况下,朗飞氏节的结构是动态的,甚至在成人大脑中也是如此。”

大脑由神经元组成,神经元的延伸叫轴突,可以伸展到很远的地方,轴突由髓鞘包裹,髓鞘作为绝缘物质以增加神经元传递信号的速度,髓鞘节段之间的间隙被称为朗飞氏节(nodes of Ranvier),这些间隙的数量和宽度也可以调节信号传输速度。

“突触是信号的来源而髓鞘可以远离神经元突触,”本文一作Dipankar Dutta博士说。“我们想了解髓磷脂和调节它的细胞究竟是如何帮助同步来自大脑不同区域的信号的。”

研究人员把注意力集中在周围的星形胶质细胞上,它们频繁与整个大脑的朗飞氏节接触。在小鼠和大鼠实验中,研究人员发现,这些星形胶质细胞可以调节连接髓鞘和轴突的粘附分子,当使用凝血酶(thrombin)切割它们所生产的粘附分子后,髓鞘开始一层接一层地与轴突分离。

研究人员阻断了周围星形胶质细胞调节凝血酶的能力,进而观察到朗飞氏节变宽,髓鞘变薄。反过来,这些变化使神经元的信号速度降低了大约15%,足以损害了小鼠基于视觉的反射。

研究结果表明,星形胶质细胞在调节信号速度,控制大脑如何处理信息过程中起重要作用。除此之外,研究人员认为,阻断凝血酶可能有助于稳定髓鞘,而凝血酶抑制剂已经被FDA批准用于很多用途,目前,该研究小组正在在多发性硬化症小鼠模型中测试他们的想法。

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原文检索:Regulation of myelin structure and conduction velocity by perinodal astrocytes

(生物通:伍松)

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