免疫细胞是怎样作为大脑的布线技术人员吗

树皮的小狗对窗外夜雨的雨,我们的大脑每秒钟接收无数的信号。大多数时候,我们调整了无关紧要的插入的嗡嗡的飞,柔软的树叶的沙沙声树,注意重要的作为一个汽车喇叭的声音,砰的一声在门上。这允许我们功能,导航,事实上,在我们周围的世界生存。

大脑的非凡能力筛选这不断流动的信息是通过一个复杂的神经网络由数十亿的突触,专门的连接,调节和细胞间的信号传输。这些连接抑制信号传输,其他加速——发音,平衡和最大效率确保我们的大脑功能。

现在哈佛大学医学院的一项新研究表明,在麻省理工和哈佛表明之间这种微妙的平衡,抑制和兴奋,至少部分由一个高度专业化的子集microglia-the大脑的居民免疫细胞,以他们的角色在对抗感染和清除细胞碎片。

在老鼠身上进行的研究,发表在7月6细胞,首次揭示了这个干部专门的免疫细胞是精细适应检测和接触只与抑制性突触,慢下来的连接信息流动从细胞到细胞。

“我们发现专门的免疫和神经细胞参与重要的交流在早期大脑发育,形成交互建立平衡的关键大脑布线,”研究论文的第一作者伊米莉亚Favuzzi, HMS在布拉瓦尼克的神经生物学研究所研究员,博士后学者广泛。

“我们的观察显示,小胶质细胞参与的复杂的相互作用与特定类型的突触的他们,雕刻的神经系统在神经元层面的方式,”研究的高级研究员戈登•Fishell HMS Blavatnik学院的神经生物学教授和组长斯坦利精神病学研究中心广泛。“这是我们第一次表明,某些类型的小胶质细胞被雇来某些类型的突触和与他们特定的方式。”

此外,研究表明,这些细胞通过直接的身体接触,与抑制性突触交互的第一个全新的观察启用先进的成像技术,允许研究人员实时观察细胞在小鼠的大脑如何与另一个。

发生接触,实验显示,通过GABA受体位于小胶质细胞和呈现这些细胞表面的细腻地描写GABA-emitting抑制性突触。GABA是大脑的主要抑制性神经递质和细胞间信号作为制动。GABA,研究显示,似乎作为一个诱惑人的小胶质细胞的信号到特定的子集,邀请这些细胞在抑制盛宴,GABA-releasing突触。

此外,通过三步engagement-movement实验揭示了过程,识别和摄入。这项工作表明,GABA-sensitive小胶质细胞吞噬抑制性突触一样这些细胞吞噬病原体细胞垃圾或行动。

的见解,研究人员说,能治疗条件的新方法的重要线索,大脑的神经连接出错。这种缺陷可以扰乱好兴奋和抑制平衡,导致严重的功能性畸变感官perceptions-from感官过度刺激,在一个极端,感觉迟钝,。这样的感觉中断通常出现在患有孤独症谱系障碍、多动症,或精神分裂症。

“在不久的将来我们可以寻找方法来选择性地切换或调整大脑的兴奋和抑制性连接之间的平衡通过专门的招聘小胶质细胞负责装修和修剪特定的突触,“Favuzzi补充道。

专家和很难

小胶质细胞长期以来闻名的角色认识和解除微生物和清理细胞碎片在中枢神经系统。但是最近的研究发现的证据表明,这些垃圾回收细胞也可能月光大脑布线的调节器。他们组织大脑的神经回路,帮助建立神经连接,然后通过修剪他们删除不再需要的突触。越来越多的研究将这些免疫细胞在一个新的光,建议他们可以在连接大脑扮演的角色。

然而,正是小胶质细胞如何履行synapse-modulating工作一直笼罩在mystery-one新研究结果开始瓦解。结果表明小胶质细胞选择性附加专业,与抑制或兴奋性突触,表现出惊人的分子亲和力朝着一个或另一个。

一组初始的实验表明,耗尽所有小胶质细胞从老鼠的细胞兴奋性和抑制性神经连接中断,一个奇怪的发现,表明小胶质细胞影响这两种类型的神经连接。但是当研究人员特别关注的一个子集小胶质细胞与GABA受体的表面,他们观察到这些细胞寻找和专门从事GABA-emitting抑制性突触。

在另一个关键的实验中,研究人员将GABA受体从这些专门的小胶质细胞。当他们这样做时,这些细胞失去胃口抑制性突触。与小胶质细胞有完整的GABA受体相比,这些修改细胞形成很少与抑制性突触连接。同时,删除GABA受体对兴奋性突触小胶质细胞没有影响,再次强调自己的亲和力为特定类型的突触。

老鼠缺乏GABA受体的小胶质细胞有丰富的抑制性突触和表现出高水平的抑制性神经元的信号。相比之下,他们的兴奋性神经元的活性保持不变。

接下来,使用一个名为MERFISH的新成像技术,研究人员能够可视化并区分小胶质细胞亚型的动物。粒状的团队然后测量,精度,小胶质细胞中基因表达变化GABA受体的存在与否。

在最后一步中,研究人员想要确定是否删除GABA受体的小神经胶质细胞,事实上,导致动物行为变化。它做到了。

年轻动物缺乏GABA受体的小胶质细胞显示过多的抑制反应他们的特点是无私和脱离,又跑又跳不到同龄人,和冒险的直接环境更频繁,显示没有兴趣探索周围的空间。

但这些动物成熟到成年时有趣的事情发生了。

当长大后,这些老鼠变得越来越活跃。他们跑和跳,大胆探索环境。实际上,当研究人员分析了突触的类型和数量,他们观察到过多的抑制性突触在年幼的动物变成了缺乏成年。这有点违反直觉的发现暗示着一种over-compensatory机制在起作用,研究人员说。

综上所述,这些见解为治疗可以纠正潜在缺陷在突触连接,Fishell说。

”,更好的理解的范围和专业化小胶质细胞,我们就可以开始设计疗法,使神经系统的校正的时候跑调。”

参考:Favuzzi E,黄年代,Saldi GA, et al . GABA-receptive小胶质细胞选择性造型发展中抑制电路。细胞。2021;0 (0)。doi:10.1016 / j.cell.2021.06.018

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