出生的新人类海马神经元以童年

最活跃的辩论一个神经科学在过去半个世纪围绕人类的大脑是否更新自己一生中产生新的神经元,以及是否有可能恢复大脑通过提高其天生的再生能力。

现在旧金山加州大学的科学家已经证明,人类海马区域对于学习和记忆和一个关键的地方,研究人员一直在寻找证据证明新的神经元继续出生在整个寿命——神经发生减少整个童年和成人是无法觉察的。

“我们发现,如果在成人海马神经发生发生人类,这是一个极其罕见的现象,质疑其对大脑修复或正常的脑功能,“Arturo Alvarez-Buylla说,博士,希瑟和梅勒妮吵架加州大学旧金山分校神经外科教授的实验室发表的新研究3月7日,2018年,在《自然》杂志上。

Alvarez-Buylla -伊莱的一员并广泛的再生医学和干细胞研究中心在加州大学旧金山分校,加州大学旧金山分校神经科学研究所威尔,UCSF海伦Diller家庭综合癌症中心——在大脑发育是一个领先的专家在过去30年里扮演了一个关键的角色在令人信服的科学机构新神经元生成一生中在鸣鸟等动物和啮齿动物。近年来,然而,Alvarez-Buylla实验室和其他人已经怀疑是否在人类嗅球神经发生持续到成年,在啮齿动物中,和显示,而新的神经元融入人类出生后大脑额叶,这个过程还在早期阶段结束。

实验室的最新研究,仔细分析的基础上人类海马59个样本来自加州大学旧金山分校和世界各地的合作者,建议新生神经元可能不是成人大脑。研究结果提出了挑战,大量的研究已经提出,促进新的神经元的诞生可以帮助治疗脑部疾病如阿尔茨海默氏症和抑郁症。但作者说它也打开了令人兴奋的新大门的问题关于人类大脑学习和适应没有提供新的神经元,如在老鼠和其他动物。

啮齿动物,鸣鸟一生中产生新的神经元
它曾经是神经科学教条,大脑停止产生新的神经元在出生之前。在1960年代,啮齿动物实验由约瑟夫•奥特曼,博士,麻省理工学院首次提出,新的神经元可能出生在成年哺乳动物的大脑,但这些结果仍然备受争议,直到1980年代,当费尔南多•Nottebohm博士在洛克菲勒大学,最终表明,新神经元生成和使用一生songbird在几个地区的大脑。作为研究生在Nottebohm实验室,Alvarez-Buylla贡献在鸣禽了解成年神经发生的机制。

这些发现了整个的研究领域,旨在了解新的神经元导致大脑功能在其他动物和探索促进人类大脑再生的潜在疗效。海马体的很多工作都集中在一个地区称为齿状回(DG),在啮齿动物产生新生神经元的一生中,帮助他们形成截然不同的新的记忆,以及其他认知功能。

啮齿动物的研究表明,DG神经发生会随着年龄的增长而减少,但另有相当的可塑性,增加锻炼,但减少压力,例如,导致流行宣称我们可以提高大脑再生生活健康的生活方式。动物实验也表明,neurogenesis-boosting疗法可以治疗大脑衰老的疾病如阿尔茨海默病,和主要研究者提出,抗抑郁药氟西汀(百忧解)可能通过提高DG神经发生的工作。

90年代末开始,一些研究报道的证据成年神经发生在人类的大脑,通过评估细胞的出生日期出现在尸检脑标本或标记的分子标记的新生神经元或神经干细胞分裂。然而,这些发现,其中一些是基于大脑小数量的样品,一直备受争议。

特别是,研究人员质疑有限数量的标记用于每个研究真的是针对新生神经元,并建议替代的解释,比如non-neuronal分裂细胞的无意的标签被称为神经胶质(这是众所周知的在生活中继续再生)。

早期的人类大脑的神经干细胞利基
在新的研究中,肖恩·索雷尔博士Alvarez-Buylla实验室的高级研究员,裴瑞兹和奔驰,博士,加州大学旧金山分校的神经病学助理教授,领导一个团队,收集和分析人类海马通过临床样本三大洲的合作者:Zhengang Yang博士在中国;若泽•曼努埃尔•加西亚Verdugo博士在西班牙;加里Mathern医学博士,加州大学洛杉矶分校;和爱德华Chang医学博士和科特斯奥古斯特,医学博士,加州大学旧金山分校的健康。大脑标本包括37个尸检样本,一些来自加州大学旧金山分校儿科神经病理学财团由埃里克·黄,医学博士,博士,以及22手术切除组织样本病人治疗癫痫。

索雷尔裴瑞兹和分析新生神经元的数量变化和神经干细胞存在于这些样本,从出生到成年之前,使用各种不同类型的抗体识别细胞和成熟的状态,包括神经干细胞和祖细胞,新生儿和成熟的神经元,non-neuronal神经胶质细胞。研究人员还调查了细胞标记根据他们的形状和结构,包括与高分辨率电子显微镜成像的一个子集组织样本,为了证实自己的身份神经元,神经干细胞,或神经胶质细胞。

研究人员发现在齿状回神经发生的大量证据产前在新生儿大脑发育和观察1618名年轻神经元的平均每平方毫米脑组织的时候出生的。但新生细胞的数量大幅下降在早期阶段获得的样本:齿状回岁婴儿样本包含新的神经元5倍少于在新生婴儿的样本。下降一直持续到童年,新的神经元的数量下降23倍一至七岁,其次是5倍减少13年,此时神经元也出现更成熟比样本中看到年轻的大脑。作者观察到只有2.4每平方毫米的DG组织新细胞在早期的青春期,并发现没有证据表明新生神经元的17个成人事后DG样本或手术组织样本中提取12成人癫痫患者。

“在年幼的孩子,我们可以看到大量的新的神经元继续并集成到齿状回,但神经发生完全由早期的青春期,逐渐消退”裴瑞兹说。“事实上,我们可以比较新生儿大脑,新的神经元显然是礼物,大人,我们没有证据支持年轻的神经元,给我们增加了信心,我们看到的是正确的。”

然后研究人员转向研究干细胞,生出新的神经元。他们发现,在产前早期大脑发育神经祖细胞丰富,但在儿童早期成为极其罕见。他们指出,这些细胞集群未能在早期的“利基”集中在一个地区人类DG称为subgranular区(SGZ)。研究人员怀疑,这个配置,这是老鼠,可能需要长期的神经发生,建议一个潜在的解释为什么成年神经发生衰退的人类。

新的神经科学家基本问题
作者承认然而全面和仔细搜查,是不可能明确表明,从未有任何新的成人海马神经元。“但我认为我们需要退后一步,问这是什么意思,“索雷尔说。“如果神经发生太罕见了,我们无法检测,它真的可以扮演一个重要角色在可塑性或海马的学习和记忆吗?”

缺乏神经发生在人类的大脑可能不是一件坏事,研究人员指出,而是点理解是什么让人类大脑的方式不同于其他动物,研究人类大脑发展道路上一个更好的治疗疾病。

后完整的循环研究的神经发生,从发挥作用在其他动物证明它的存在,证明似乎不扮演重要的角色在人类中,Alvarez-Buylla是哲学。“我一直试图在实验室工作对我的假设,”他说。“我们一直在研究成年神经发生这么久,很难看到它可能不会发生在人类身上,但我们遵循数据使我们。”

这篇文章被转载材料所提供的加州大学旧金山。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:
索雷尔,s F。帕雷德斯,m F。Cebrian-Silla,。桑多瓦尔,K。气,D。凯利,k W。,。Alvarez-Buylla, a (2018)。人类海马神经发生在成人儿童到检测不到的水平大幅下降。大自然。doi: 10.1038 / nature25975