神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為其功能的發(fā)揮奠定了基礎(chǔ)。在一系列時空（spatio-temporal）編碼因子的調(diào)控下，起源于神經(jīng)干細胞池的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生高度多樣化的神經(jīng)元。隨后，未成熟的神經(jīng)元遷移定居，神經(jīng)元與神經(jīng)元、神經(jīng)元與靶組織間的精密連接標志著神經(jīng)系統(tǒng)的高度完善。因此，在探究大腦奧秘的過程中，揭開哺乳動物腦神經(jīng)元多樣性的起源至關(guān)重要。

10月10日，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員吳青峰團隊在《神經(jīng)科學通報》（Neuroscience Bulletin）上，發(fā)表了題為A Spacetime Odyssey of Neural Progenitors to Generate Neuronal Diversity的綜述論文。該綜述總結(jié)了哺乳動物神經(jīng)祖細胞池產(chǎn)生多樣化神經(jīng)細胞的三種不同策略：（1）命運預決定模型（Predetermined strategy）：在特定時間窗口，神經(jīng)祖細胞的命運已被決定，必然分化為一種特定的神經(jīng)元亞型，哺乳動物大腦皮層的神經(jīng)祖細胞主要采取這一策略；（2）隨機決定模型（Stochastic strategy）：每個神經(jīng)祖細胞的分化存在多種潛在狀態(tài)，像量子論一樣每種狀態(tài)都有不同的發(fā)生概率，脊椎動物視網(wǎng)膜的發(fā)育過程即是示例；（3）級聯(lián)多樣化模型（Cascade diversifying strategy）：在細胞命運特化過程中，沿著細胞譜系階層的多種細胞類型逐步級聯(lián)放大以促進終末神經(jīng)元的命運多樣化，哺乳動物下丘腦的神經(jīng)發(fā)生過程即遵循級聯(lián)放大規(guī)律。同時，該研究結(jié)合神經(jīng)系統(tǒng)的時空發(fā)育模式闡述了神經(jīng)祖細胞池在大腦皮層、脊髓、視網(wǎng)膜和下丘腦中的發(fā)生發(fā)展過程。

該綜述還總結(jié)了哺乳動物神經(jīng)發(fā)生的時空編碼機制。哺乳動物體內(nèi)神經(jīng)祖細胞的空間編碼與其時間動力學特征應是相互協(xié)調(diào)、密不可分的，以更精確的控制神經(jīng)元產(chǎn)生。新生神經(jīng)元遷移過程中的微環(huán)境因子、自發(fā)性電發(fā)放、神經(jīng)元的上下游連接和隨機的轉(zhuǎn)錄因子表達等因素都可進一步塑造神經(jīng)元的命運和身份。綜上，該論文總結(jié)了神經(jīng)細胞多樣性產(chǎn)生的機制，為后續(xù)大腦發(fā)育的概念突破和神經(jīng)元替代性治療等提供重要的理論支撐。

研究工作得到科技部、國家自然科學基金及中科院戰(zhàn)略性先導科技專項的支持。

論文鏈接

神經(jīng)元多樣性產(chǎn)生的基本策略（A）命運預決定模型；（B）隨機決定模型；（C）級聯(lián)多樣化模型。

來源：中科院