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在生命的最初几年中大脑经历了巨大的变化

发表于:2019-12-26 09:20:58

在生命的最初几年中,大脑经历了巨大的变化。它的电路在婴儿时期就很容易重新布线,然后孩子会遇到新的视觉和声音,进入世界并学习理解它。随着孩子的成熟和关键的发育时期的流逝,大脑的延展性就会减弱-但是某些经验为成年大脑的某些部分重新连接并重新学习提供了机会。

在生命的最初几年中大脑经历了巨大的变化

冷泉港实验室(CSHL)的科学家一直在研究这样一个在小鼠中转化的时期:成年女性第一次学会识别并应对幼鼠的窘迫哭泣的时间。这项研究于2020年1月7日发表在《神经科学杂志》上,该研究表明,在成年期引发一定程度的学习时,可以在早期发展中实现快速学习的机制也开始发挥作用。该发现暗示了一种罕见的称为Rett综合征的神经发育障碍的潜在治疗策略,其中成年大脑可能无法从重新接线的机会中受益。

几年前,CSHL副教授Stephen Shea及其同事发现,缺少两个名为Mecp2的基因的功能拷贝的雌性小鼠未能学会恢复受苦的年轻人。科学家将这种父母的忽视归结为大脑听觉皮层中一组神经元的异常行为,这种神经元称为小白蛋白(PV)神经元。PV神经元是抑制性神经元:它们的信号会抑制其他脑细胞的活动。在发育过程中,PV神经元的信号有助于关闭关键时期,在此期间,大脑最容易接受变化。

由博士后研究员Billy Lau和Keerthi Krishnan领导并与CSHL教授Josh Huang合作进行的Shea团队的最新研究,仔细研究了幼崽的暴露如何改变雌性小鼠听觉皮层内的信号传导。通过监测大脑这一部分中单个细胞的活性,研究人员发现,当Mecp2完整时,暴露于幼崽后,来自PV神经元的抑制信号会减少。这种抑制性信号传导使回路中的其他神经元对幼小动物的啼哭更加敏感。Shea解释说:“抑制性网络有所退缩,使兴奋性活动增强。”

尚不确切知道幼崽如何触发雌性小鼠中的这些变化,但是只要存在MECP2,即使它们从未怀孕,它们也会发生。然而,在Mecp2基因受损的雌性小鼠中,PV神经元的信号仍然很强。

在人类中,Mecp2的突变会引起Rett综合征。患有瑞特综合症的儿童在生命的最初几个月中似乎正常发育,但后来开始失去语言和运动技能。Shea小组的新发现支持先前的证据,即PV神经元特别容易遭受MECP2的丧失。这表明这些细胞或它们参与的电路可能是药物开发的合适靶标。

这也表明在某些发育时期,Rett综合征患者可能对治疗反应最强。Shea说,在幼崽暴露之前,Mecp2受损的小鼠大脑中的听觉皮层细胞的行为与其他小鼠相同。“这表明Mecp2在强化学习窗口期间特别重要。该原则可能会指导在某些发展里程碑上及时关注的治疗。”


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