■記者 韓揚眉
自閉癥、焦慮癥、抑郁癥等心理疾病發(fā)生時，大腦發(fā)生了怎樣的改變？
越來越多的科學(xué)證據(jù)表明，上述疾病并不只是心理疾病，而是大腦中的神經(jīng)元出現(xiàn)了“問題”，正是大腦神經(jīng)元不停地“傳輸信號”，才使人們有了興奮、消沉等情緒。
但這些神經(jīng)元是如何生成發(fā)育，又是如何規(guī)律運行的？所謂“心理疾病”的背后，大腦神經(jīng)元發(fā)生了哪些“病變”？這是神經(jīng)科學(xué)家想要解決的難題。
近日，華僑大學(xué)精準(zhǔn)醫(yī)療研究中心教授孫濤團隊在《自然—神經(jīng)科學(xué)》發(fā)表最新研究成果，系統(tǒng)闡述了人類胚胎大腦中間神經(jīng)元的發(fā)育規(guī)律，表明成年大腦的中間神經(jīng)元的細(xì)胞命運，早在胚胎期就已經(jīng)被決定了，為人們進一步探尋精神類疾病的發(fā)病機理提供了新思路。
“聯(lián)絡(luò)員”中間神經(jīng)元
“大腦可能是人體中最復(fù)雜的一個器官。據(jù)估計，一個成年人僅大腦皮層就含有約140億個神經(jīng)元。”孫濤告訴《中國科學(xué)報》。
大腦神經(jīng)元建立了一個互相交叉、廣泛關(guān)聯(lián)的“朋友圈”，這些神經(jīng)元細(xì)胞多種多樣，從功能上可分為兩大類：興奮性谷氨酸能神經(jīng)元、抑制性γ—氨基丁酸中間神經(jīng)元。前者過于“強大”了，可能會誘發(fā)狂躁癥，使人無比興奮，甚至有暴力傾向；后者過于“強大”了，則會讓人消沉、壓抑，誘發(fā)抑郁癥。
在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家一直想回答一個問題：神經(jīng)元的“朋友圈”是如何建立的？孫濤表示，解決這個困惑，對精神類疾病的治療大有幫助?！叭藗兂ＵJ(rèn)為自閉癥、抑郁癥等是后天發(fā)生的，事實上，在胚胎階段，可能就定下了。隨著近年來科學(xué)的發(fā)展，人們也越來越意識到這些心理疾病是有生物學(xué)基礎(chǔ)的?！?/p>
“基因遺傳因素的可能性正在變得越來越大?！睂O濤說，國外有研究表明，同卵雙胞胎中一個孩子是自閉癥，另一個孩子患自閉癥的可能性提高到了60%。“事實上，后天環(huán)境改變雖然是一個因素，但人們越發(fā)意識到，環(huán)境只是間接改變了神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)基因的表達量或表達水平，進而引起病變?！?/p>
科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了一種十分重要的神經(jīng)元——中間神經(jīng)元，中間神經(jīng)元種類多樣，形態(tài)和功能復(fù)雜各異，它是維持大腦神經(jīng)回路平衡和大腦正常行使功能的關(guān)鍵細(xì)胞。
中間神經(jīng)元發(fā)育異常和人類精神類疾病，例如自閉癥和精神分裂癥等密切相關(guān)。但迄今為止，人們對中間神經(jīng)元早期增殖、分化和徑向遷移依然了解甚少。
“母胎”是關(guān)鍵
中間神經(jīng)元就像神經(jīng)元“朋友圈”的“聯(lián)絡(luò)員”，在神經(jīng)傳導(dǎo)路徑中起到聯(lián)絡(luò)上行及下行的作用，接受其他神經(jīng)元傳來的神經(jīng)沖動，然后將其傳遞到另一神經(jīng)元。
過去，人們在哺乳動物模型上研究發(fā)現(xiàn)，中間神經(jīng)元產(chǎn)生于大腦皮層下的區(qū)域，通過徑向遷移精確“落戶”至大腦皮層。人類胚胎大腦的皮層下區(qū)域有內(nèi)側(cè)、外側(cè)和尾側(cè)神經(jīng)節(jié)隆起等區(qū)域。
孫濤團隊一直致力于揭示大腦神經(jīng)元“奧秘”，這次，在符合倫理要求的前提下，他帶領(lǐng)團隊邁出了從動物到人的重要一步，解密人腦神經(jīng)元的來源和行動軌跡。
得益于單細(xì)胞RNA測序及原位測序技術(shù)，研究人員將胚胎組織“打散”，捕獲一個個單獨的神經(jīng)元細(xì)胞，并一一進行基因測序，獲得了3個重要發(fā)現(xiàn)。
第一個重要發(fā)現(xiàn)是，人腦中的中間神經(jīng)元共用一個神經(jīng)祖細(xì)胞群，即盡管分布于人類胚胎大腦的皮層下區(qū)域不同位置的中間神經(jīng)元前體細(xì)胞表達各自特異的基因，但擬時序分析顯示它們均來自相同的神經(jīng)祖細(xì)胞群。
孫濤解釋說，人腦中不同類型的中間神經(jīng)元源自一個“譜系”，有一個共同“祖先”。
其次，研究人員發(fā)現(xiàn)，大腦皮層下區(qū)域分為不同的解剖學(xué)位置，他們分別研究了人在胚胎期4個不同階段生成的中間神經(jīng)元的基因表達情況。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以轉(zhuǎn)錄因子為主的中間神經(jīng)元前體細(xì)胞內(nèi)特異的基因表達組合，既決定了中間神經(jīng)元在人類胚胎大腦皮層下區(qū)域中精確的解剖學(xué)位置，也同時確定了中間神經(jīng)元發(fā)育的時間順序。這說明中間神經(jīng)元在時間和空間上的命運特征，是由準(zhǔn)確的基因表達組合同時調(diào)控的。
“早期發(fā)育時，轉(zhuǎn)錄因子是最重要的，因為它直接決定了大腦下游更多的基因?！睂O濤說。
最后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個有意思的現(xiàn)象，即通過對比成人大腦神經(jīng)元相關(guān)數(shù)據(jù)，他們發(fā)現(xiàn)其特性、基因表達與胚胎時是一樣的，只不過這些基因后來遷移到相應(yīng)的位置了。
這也就意味著，盡管人類成年大腦皮層中間神經(jīng)元類型多樣，但這些中間神經(jīng)元的基因表達特征，已經(jīng)在胚胎發(fā)育早期被確定并維持下來了。
“一個母親在懷孕時特別開朗、開心，往往生出來的孩子性格、學(xué)習(xí)能力等各方面都比較好，相反，孕期母親受到較多驚嚇、負(fù)面情緒干擾，孩子患精神類疾病的比例可能較高，學(xué)習(xí)能力、人際交往能力等較差?！睂O濤表示，這是這一研究帶來的重要啟發(fā)。
這也說明了“胎教”的重要性。
聯(lián)合臨床 服務(wù)病人
該論文的審稿人表示，這是第一次系統(tǒng)地研究了在人類胚胎大腦尤其是早期的胚胎大腦中，中間神經(jīng)元的發(fā)育規(guī)律和基因表達。
由于焦慮癥、抑郁癥、自閉癥和精神分裂癥與中間神經(jīng)元異常發(fā)育密切相關(guān)，這項研究為人們進一步探尋精神類疾病的發(fā)病機理，提供了新思路。
孫濤告訴記者，精神類相關(guān)疾病在臨床上或?qū)W術(shù)界有兩個共識—— 一個是早期發(fā)生了基因突變或細(xì)胞類型的改變病變，但后天才發(fā)作，這種情況各種各樣的心理或藥物治療方法都難以扼制；另一個是，后天的某些刺激導(dǎo)致細(xì)胞病變，這種情況得到有效治療可以根治，神經(jīng)元可以修復(fù)。
下一步，孫濤團隊將會繼續(xù)深入研究誘發(fā)自閉癥、焦慮癥、抑郁癥等精神類疾病的重要基因，提供未來治療靶點的科學(xué)依據(jù)，同時與臨床合作，讓科研成果真正造福人類。
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