Forscher identifizieren erstes Stück neue Gehirn - Reparaturschaltung

Duke -Forscher haben eine neue Art von Neuronen im erwachsenen Gehirn , die in der Lage zu sagen , mehr Stammzellen neue Nervenzellen machen, ist gefunden. Obwohl die Experimente sind in frühen Stadien , öffnet der Befund die quälende Möglichkeit, dass das Gehirn in der Lage, sich von innen zu reparieren.

Neurowissenschaftler haben seit einiger Zeit , dass das Gehirn eine gewisse Fähigkeit, die Produktion von neuen Nervenzellen direkt im Verdacht , aber es war schwierig zu bestimmen, wo diese Anweisungen kommen , erklärt Chay Kuo , MD Ph.D., Assistant Professor für Zellbiologie , Neurobiologie und Pädiatrie.

In einer Studie mit Mäusen , sein Team fanden eine bisher unbekannte Population von Neuronen innerhalb des Subventrikularzone ( SVZ ) neurogenen Nischen des erwachsenen Gehirns , angrenzend an das Striatum . Diese Neuronen exprimiert die Cholin -Acetyltransferase ( ChAT) Enzym , die erforderlich ist, um den Neurotransmitter Acetylcholin . Mit optogenetische Werkzeuge , die das Team zur Abstimmung der Feuerfrequenz dieser ChAT Neuronen nach oben und unten mit Laserlicht erlaubt , sie waren in der Lage, deutliche Veränderungen in neuronalen Stammzellproliferation im Gehirn sehen .

Die Ergebnisse erschienen als Vorschuss Online-Publikation in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience .

Die reife ChAT Neuronenpopulation ist nur ein Teil eines nicht beschriebenen neuronalen Schaltkreis , der offenbar Gespräche mit Stammzellen und sagt ihnen , neue Neuronen Produktion zu erhöhen , sagte Kuo . Die Forscher wissen nicht, alle Teile der Schaltung noch , noch der Code es mit , aber durch Steuern ChAT Neuronen Signale Kuo und seine Duke Kollegen haben ergeben, dass diese Neuronen notwendig und ausreichend , um die Produktion neuer Nervenzellen aus der SVZ zu kontrollieren sind Nische.


In Vertretung des Erwachsenen subependymale neurogenen Nische ( von unten Ependym gesehen) des Künstlers , elektrische Signale von der ChAT Neuron erzeugt Anlass zu migrieren Neugeborenen Neuroblasten , gesehen bewegen über die Unterseite Ependymzellen .
Credit: Illustration von O'Reilly Wissenschaft Kunst

"Wir haben gearbeitet, um festzustellen, wie die Neurogenese im erwachsenen Gehirn erlitten . Es ist sehr überraschend und spannend , diese versteckten Gateway , einen neuronalen Schaltkreis , der direkt anweisen, können die Stammzellen zu unreifer Nervenzellen machen aufzudecken ", sagte Kuo , der ist auch die George W. Brumley , Jr. MD Assistent Professor für Entwicklungsbiologie und Mitglied des Duke -Institut für Neurowissenschaften . "Es ist diese faszinierende Schatzsuche , die Sackgasse mehrmals erschienen! "

Kuo sagte dieses Projekt wurde vor mehr als fünf Jahren eingeleitet, wenn der Hauptautor Patricia Paez - Gonzalez, ein Postdoctoral Fellow , stieß auf neuronale Prozesse in Kontakt neuralen Stammzellen während des Studiums , wie die SVZ Nische wurde zusammengebaut.

Die jungen Neuronen durch diese Signale erzeugt wurden für den Riechkolben bei Nagern bestimmt , wie die Maus hat eine große Menge seines Gehirns gewidmet , um den Geruchssinn zu verarbeiten und braucht diese neue Nervenzellen , um Lernen zu unterstützen . Aber in den Menschen, mit einem viel weniger beeindruckend Riechkolben , sagte Kuo ist es möglich, neue Nervenzellen sind für andere Hirnregionen hergestellt . Eine solche Region kann das Striatum , die motorischen und kognitiven Kontrollen zwischen der Rinde und dem Komplex Basalganglien vermittelt werden .

"Das Gehirn aufgibt erstklassiger Immobilien rund um die lateralen Ventrikel für die SVZ Nischengehäusediese Stammzellen ", sagte Kuo . "Ist es eine Art Fabrik die Bestellungen ? " Postdoc Brent Asrican einen Schlüsselbeobachtung , dass Aufträge von den neuen ChAT Neuronen wurden eindeutig von SVZ Stammzellen gehört.

Studium der Schlaganfall Verletzungen bei Nagern festgestellt haben SVZ Zellen anscheinend die Migration in die benachbarte Striatum . Und erst im vergangenen Monat in der Zeitschrift Cell , beobachteten eine schwedische Team neu gemacht Steuer Neuronen genannt Inter im menschlichen Striatum zum ersten Mal . Sie berichteten, dass interessanterweise in Huntington-Krankheit Patienten , scheint dieser Bereich um die neugeborenen Inter fehlt .

" Dies ist eine sehr wichtige und relevante Zellpopulation , die Steuerung ist diese Stammzellen ", sagte Sally Temple , Direktor des Neural Stem Cell Institute of Rensselaer , NY, die nicht in dieser Forschung beteiligt war. "Es ist wirklich interessant, wie Innervationen ins Spiel kommt nun in der Subventrikularzone . "

Kuo -Team hat dieses System durch folgende cholinergen Signalisierung , aber andere Gruppen sind in der gleichen Nische Anreise mit dem folgenden dopaminergen und serotonergen Signalen, wobei Temple. " Es ist ein wirklich heißen Bereich , weil es eine schöne Stammzellnische , um zu studieren . Es ist dieses wunderschöne Nische , wo man Zell-zu -Zell-Wechselwirkungen zu beobachten. "

Diese Schwellen Fäden Kuo hoffnungs Forscher schließlich in der Lage , den Weg zum " bestimmte Kreise des Gehirns eingreifen, um zu einem Hardware-Upgrade führen, zu finden sein. Wäre es nicht schön , wenn Sie könnten das Gehirn Hardware aktualisieren , um mit der neuen Software mithalten ? " Er sagte, vielleicht wird es eine Möglichkeit, Verhaltenstherapie nach einer Hirnverletzung zu kombinieren und die Stammzell -Behandlungen , um einen Teil des Schadens wieder aufzubauen .

Die Fragen voraus stromaufwärts der neue Chat Neuronen und nachgelagerten sind beide , sagt Kuo . Upstream , welche Gehirnsignale sagen ChAT Neuronen zu beginnen, Fragen der Stammzellen für mehr junge Nervenzellen ? Abwärts , was ist die Logik, die die Reaktion der Stammzellen auf unterschiedliche Frequenzen der ChAT elektrische Aktivität ?

Es gibt auch das große Thema der irgendwie in der Lage, neue Komponenten in eine bestehende neuronale Schaltkreis , eine Praxis, die Teile des Gehirns könnte normalerweise wider einzuführen. "Ich denke , dass einige neuronale Schaltkreise Willkommen, neue Mitglieder , und andere nicht ", sagte Kuo .