神经网络远程“指挥” 事关神经精神疾病的神经干细胞健康

图说：论文以封面文章在巜干细胞》杂志发表 来源/《干细胞》杂志网站

　　能够进行自我复制并分化产生新神经元的“成年神经干细胞”对大脑的认知功能、学习记忆、情绪调节起着重要的作用，研究发现，一旦成年神经新生异常，会造成如精神分裂症、抑郁症、老年痴呆等各类疾病的产生，因此对于成年神经新生相关调控机制的研究成为近年来生命医学研究中的重要领域。上海交通大学Bio-X研究院、脑科学与技术研究中心李卫东实验室与美国北卡罗来纳大学教堂山分校助理教授Juan Song实验室合作的关于“长程神经网络调控海马神经干细胞与神经新生”的研究11月2日以“封面文章”在《Cell》旗下干细胞领域国际顶级期刊《Cell Stem Cell》杂志发表。这项研究第一次在神经网络的水平上揭示了大脑整体活动对于神经干细胞以及神经新生的调控，而且为未来神经精神疾病的治疗提供了新的靶点与思路。

　　哺乳动物的大脑有数以亿计的神经元组成，但是这些神经元大多在出生前就已经形成，并且兢兢业业地维持着动物一生所需的功能。科学家们直至近几十年才发现成年哺乳动物的大脑，包括人类，在发育期结束后仍然能持续不断地产生新的神经元，这一现象被称为“成年神经新生”。在复杂的大脑中，“海马区”聚集成年神经干细胞，能够进行自我复制并分化产生新的神经元，这使得“海马区”成为源源不断产生新生神经元的地方。

图说：长程神经投射通过海马区PV神经元对神经干细胞起到调控作用

　　论文排名第一的共同第一作者，上海交通大学博士研究生包翮宸介绍，科研团队的主要研究对象是长程的神经网络对于海马神经干细胞、以及神经新生的调控影响。研究者们发现，在离“海马区”较为遥远的一个前脑脑区“内侧隔核”存在着一群神经元，可以通过它们释放的GABA神经递质，远程调节海马神经干细胞的活性。不仅如此，通过一系列精心设计的在体、离体生物实验证明，这样的远程调控是通过海马区的一种特殊的“PV中间神经元”，串联起了整个长程投射与神经干细胞之间的联系。“实验结果显示，整个GABA神经网络对海马神经干细胞起到的是保护作用，使其能够维持在静息状态，而不会过度消耗。” 包翮宸进一步解释，“当我们特异破坏这一神经网络时，神经干细胞开始大量分化并耗竭，新生神经元的也变得异常，整个神经网络的活动也受到了影响。”

　　成年新生神经元在哺乳动物的一生中持续产生，并且被认为与诸多高级认知功能有着密切的联系。此项研究的重要意义在于，发现了“内侧隔核-海马”远程神经网络的动态变化对于神经干细胞、神经新生的影响，让未来神经精神疾病的研究与治疗不再局限于“海马区”，而是将大脑不同的神经网络作为新一层次的考量对象。

　　据了解，该研究工作得到了美国国立卫生研究院、脑与行为研究基金、中国重大仪器专项、自然基金委等项目的支持。第一作者为包翮宸、Brent Asrican、李卫东，参与者还包括斯坦福大学光遗传学之父Karl Deisseroth 教授、埃默里大学大学的Zhexing Wen教授等。

　　包翮宸作为2010级上海交通大学生命学院基地班留校的直博生，在博士导师李卫东实验室进行了3年多的课题研究和科研训练后，作为该课题的主要研究者赴美国合作实验室开展了该课题的艰苦的实验工作，并受邀在2016年11月的神经科学领域最重大的国际神经年会（Society for Neuroscience）上作口头报告，首次公布了该研究的重要发现。李卫东团队长期关注精神疾病发病机制及神经新生等方面的研究，曾以联合第一作者和共同通信作者于2013年与美国加州大学洛杉矶分校、约翰霍普金斯大学的合作者包括本文的Juan Song博士，在神经科学领域权威期刊《Neuron》发表精神分裂症与抑郁症易感基因DISC1通过调控成年神经新生对认知行为及脑功能的影响机制。

　　本报记者 易蓉