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加州大学圣地亚哥分校新闻

以下细胞谱系

From left to right, Xiaoxu Yang, Changuk Chung and Joseph G. Gleeson

加州大学圣地亚哥分校医学院的一组研究人员领导了一项调查,为人类前脑的发育提供了新的见解。

这项研究由Changuk Chung博士和Xiaoxu Yang博士领导,他们都来自医学院神经科学系和Rady儿童基因组医学研究所的Joseph G. Gleeson医学博士的实验室,可以更好地了解人脑在细胞水平上的发育方式。

该研究还提供了人脑中存在抑制性神经元(dInNs)来源的证据,这些神经元来源不同于其他物种(如小鼠)的起源,小鼠是大脑研究中常用的实验动物。该小组在最近发表在《自然》杂志上的一篇论文中概述了他们的发现。

前脑或大脑皮层是大脑中最大的部分,对认知思维、视觉、注意力和记忆等多种功能都很重要。神经元是充当大脑各个回路的细胞。抑制性神经元通常作为一种神经“关闭”开关,而不是兴奋性神经元的“打开”开关。

“与其他物种(如啮齿动物)相比,人类的大脑皮层非常大且起皱,可能支持更高的认知功能,”格里森解释说。

他说,小鼠的抑制性神经元起源于发育中的大脑深处。目前的研究通过评估细胞谱系来测试该模型。他们发现dInNs的存在,而dInNs在小鼠中是不存在的。他说,在人类中寻找这种特定类型神经元的证据为更好地了解人类大脑的特殊性打开了大门。

“我们预计dInNs将支持新的,更准确的人类大脑模型,”Gleeson说。“这种更新的大脑模型可能有助于解释某些疾病的起源,如癫痫、精神分裂症或自闭症。

该小组对追踪脑细胞马赛克变体的谱系轨迹特别感兴趣。“如果两个细胞共享相同的母细胞,我们说它们具有相同的谱系,”Chung说。

“如果两个单独的细胞具有相同的嵌合变体,那么它们就是从一个共同的母细胞中诞生的,该母细胞将其传递给所有女儿,”杨解释说。“因此,细胞中的马赛克变体的功能就像人类的姓氏一样。

研究人员直接访问了两名死于自然原因的神经典型供体的大脑。他们使用马赛克变体来追踪这些细胞的来源,识别出生在同一大脑区域的姊妹细胞,并确定每个“姓氏”在大脑中的传播程度。

他们发现,一些抑制性和兴奋性神经元基本上具有相同的家族名称,Chung说这意味着这两种类型的神经元共享谱系。他补充说,这两种类型可能在胚胎大脑发育的后期分支,并指出这种细胞关系在其他物种中不存在。

AI Brain

加州大学圣地亚哥分校前脑研究人员的演讲展示了这张由 LLM 通过 ChatGTP4 生成的大脑 AI 图像。

“我们希望我们的论文能够帮助其他研究人员生成更好的神经系统疾病模型,以及哪些类型的脑部疾病可能是由发育受损引起的,”Gleeson总结道。

除了Changuk Chung,Xiaoxu Yang和Joseph G. Gleeson之外,加州大学圣地亚哥分校的合著者还有:Robert F. Hevner,Sanford再生医学联盟,医学院病理学系;Keng Ioi Vong,医学院神经科学系和Rady儿童基因组医学研究所;Yang Liu,医学院神经科学系和Rady儿童基因组医学研究所;Arzoo Patel,医学院神经科学系和 Rady 儿童基因组医学研究所;Rahul Nedunuri,医学院神经科学系和拉迪儿童基因组医学研究所;Scott T. Barton,医学院医学教育部;Geoffroy Noel,医学院解剖学系;切尔西·巴罗斯(Chelsea Barrows),医学院神经科学系和雷迪儿童基因组医学研究所;瓦伦蒂娜·斯坦利(Valentina Stanley),医学院神经科学系和雷迪儿童基因组医学研究所;Swapnil Mittal,医学院神经科学系和Rady儿童基因组医学研究所;Johannes CM Schlachetzki,医学院神经科学系和细胞与分子医学系。

其他合著者包括:Stephen F. Kingsmore,Rady Children’s Institute for Genomic Medicine;凯蒂·肯尼迪(Katie Kennedy),BioSkryb Genomics Inc.;Martin W. Breuss,儿科,临床遗传学和代谢科, 科罗拉多大学奥罗拉分校。

这项工作得到了美国国家心理健康研究所 (NIMH) U01MH108898、R01MH124890 和 R21MH134401 的资助;拉里·希尔布洛姆基金会(Larry L. Hillblom Foundation)赠款;尤尼斯·肯尼迪·施莱佛国家儿童健康与人类发展研究所 (NICHD) 赠款K99HD111686;大脑与行为研究基金会(Brain & Behavior Research Foundation)的2021年NARSAD青年研究员资助;和Rady儿童基因组医学研究所。

利益争夺:所有作者均声明没有利益争夺。

“这种更新的大脑模型可能有助于解释某些疾病的起源,如癫痫、精神分裂症或自闭症。

约瑟夫·格里森,医学博士

新闻旨在传播有益信息,英文版原文来自https://today.ucsd.edu/story/following-cellular-lineage