JNeurosci：研究揭示大腦結構發育過程

　　在最近發表在《The Journal of Neuroscience》上的一項研究中，研究人員揭示了大腦的基本結構形成的過程。

　　人類的大腦由神經元組成。大腦皮層是大腦大部分功能的所在地，也是大腦的最大組成部分，它被分成無數的微柱。然而，神經科學家們并不清楚這種柱狀結構的確切發展過程。由Makoto Sato領導的一個研究小組最近報告了他們的研究，該研究描述了一種特定蛋白質在這些柱狀物生長中的作用。

圖片來源：Kanazawa University

　　該研究小組由金澤大學、龍谷大學、東京理工學院和倫敦帝國理工學院的研究人員組成，他們利用果蠅大腦進行了實驗。果蠅大腦的視覺中心與人類大腦的柱狀排列有著高度的結構相似性，使其成為一個適合研究的簡單模型。為了可視化這些微柱，研究人員繪制了N-鈣黏蛋白 (Ncad，一種神經系統特有的蛋白質)的空間位置分布圖。Ncad的空間位置表明，在蠅幼蟲期，視覺中心是一個類似甜甜圈的結構。當蒼蠅成熟到蛹階段時，這些結構開始堆疊在一起，實際上變成了一個三維的圓柱。研究小組隨后仔細分析了這些圓柱，發現其中有三種神經元類型，即R7、R8和Mi1。R7集中于柱的中心核心，R8和Mi1排列在外圍。搞清楚這些微柱的現在結構組成后，研究人員開始探索微柱的形成過程。有人認為在微柱中大量出現的Ncad在這個過程中發揮了作用。當研究人員對三種神經元的Ncad進行測量時，他們發現R7神經元中Ncad的含量高于外圍神經元。由于Ncad具有細胞粘附特性，因此研究小組得出結論，決定柱內每個神經元類型位置的是Ncad水平。強附著型的神經元如R7組成了柱核。

　　最后，為了觀察Ncad是否直接影響柱狀排列，研究人員將神經元中的Ncad完全去除或大幅增加。結果正如所料，Ncad的操作擾亂了神經元的柱狀結構和位置。例如，沒有任何Ncad的R7神經元不再位于核心內。然而，當Ncad在其中大量增加時，R8和Mi1神經元向核方向延伸，這可能是由于Ncad具有較強的粘附性。

　　本研究揭示了黏附蛋白在排列神經元形成腦柱狀結構中的作用。研究人員總結說："依賴Ncad的差異黏附和層間相互作用可能是柱形成的三維結構的基本機制，這種結構從果蠅的視覺葉進化到哺乳動物的大腦中是保守的。"這一發現可以幫助神經科學家監測大腦的健康發育，并發現參與這一過程的其他分子。

　　參考資料：

　　Olena Trush et al， N-cadherin orchestrates self-organization of neurons within a columnar unit in the Drosophila medulla， The Journal of Neuroscience (2019). DOI： 10.1523/JNEUROSCI.3107-18.2019