《Nature》大脑中脊髓投射神经元地图

只有一小部分脊髓损伤的人能完全恢复运动功能。虽然康复治疗有所帮助，但科学家们长期以来一直在寻找再生受伤神经纤维的方法——包括波士顿儿童医院……

　　

 

研究人员现在已经绘制出了从大脑到脊髓的所有神经元的分布图，并在分子水平上对它们进行了表征——增加了一个更大的小鼠大脑细胞“图谱”。

 

只有一小部分脊髓损伤的人能完全恢复运动功能。虽然康复可以帮助，但科学家们长期以来一直在寻找再生受伤神经纤维的方法，包括波士顿儿童医院的Zhigang He博士。

作为大脑倡议细胞普查网络(BRAIN Initiative Cell Census Network)合作努力的一部分，He的实验室承担了一项雄心勃勃的任务，即描绘大脑中向脊髓发送投射的神经元。该网络刚刚发布了一份小鼠大脑细胞“图谱”。这些神经元有多种类型，控制着包括运动在内的各种身体功能。详细的研究结果发表在《Nature》杂志上。

他说:“现在，我们可以根据这些神经元的分子特征来观察它们，并更深入地了解使用什么策略来促进再生。这是我们研究这个问题的主要动机之一。”

三管齐下的体系

由医学博士Carla Winter领导的研究人员。他的实验室里的候选人，描述了大约65000个单独的脊髓突出神经元。他们使用全脑成像、细胞标记技术和单核RNA测序等工具来观察细胞使用什么基因和制造什么蛋白质(转录组)。然后，他们将鉴定出的细胞类型映射到艾伦脑科学研究所创建的解剖学和转录组学脑图谱上。

总的来说，研究小组在大脑中发现了76种脊椎投射神经元。它们的功能范围从控制自主和非自主运动到处理感官输入，再到控制自主功能，如血压、心率和恐惧反应。

Winter说:“从分子上看，我们看到了脊髓投射神经元的三个分支——三个控制不同类型运动和功能的系统。”这些都是:

• Division 1神经元，只有七种细胞类型来自大脑的三个区域(皮层、红核和小脑)。所有这些都是兴奋性的，每一个都从大脑的一个精确位置投射到脊髓的一个特定位置，赋予这些神经元广泛的功能。尽管神经元在分子水平上看起来彼此相似，但它们的功能是基于它们的线路而不同的。




• Division 2神经元有近50种不同的细胞类型，是兴奋性和抑制性的混合。这些神经元分散在整个大脑中，所以它们的投射不是分散的束或束，而是投射到多个脊髓位置。研究人员认为，它们可能与运动的整合和协调有关。




• Division 3神经元是一组鲜为人知的神经元，具有调节功能，可以放大或抑制整个脑脊髓回路。研究人员在下丘脑、中脑和脑干记录了20种不同的神经元类型。这些神经元不同于典型的神经元，它们通过缓慢的神经传递或神经肽起作用。

由波士顿儿童医院提供