轴突看起来像“串珠”,可能改写生物学

我们以为我们知道神经元是什么样子的。再猜一次。

来源:ZME科学
轴突“珍珠状”结构的显微图像。图片来源:Quan Gan、Mitsuo Suga、Shigeki Watanabe
轴突“珍珠状”结构的显微图像。图片来源:Quan Gan、Mitsuo Suga、Shigeki Watanabe

一个多世纪以来,轴突(脑细胞的细长臂)一直被描述为均匀的管状。这些结构负责在神经元之间传递信息。但新的研究表明,事实可能要复杂得多,可能会改写生物学教科书。

在 Shigeki Watanabe 博士的带领下,约翰霍普金斯医学院的科学家发现,轴突并不是我们想象中的光滑圆柱形电缆。相反,它们更像“串珠”,表面呈泡沫状,色彩斑斓。“这些发现挑战了人们对一个世纪以来轴突结构的理解,”Watanabe 说。

其影响十分巨大。正如渡边所解释的那样,轴突是大脑的通信高速公路,可以​​实现从记忆到学习的一切。它们的形状会影响信号在大脑中的移动方式。这一新认识可以为正常的大脑活动和帕金森病等神经退行性疾病提供见解。

珍珠般的手臂

典型人类神经元的解剖结构(轴突、突触、树突、线粒体、髓鞘、郎飞氏结和施万氏细胞)。图片来源:昆士兰脑研究所。
典型人类神经元的解剖结构(轴突、突触、树突、线粒体、髓鞘、郎飞氏结和施万氏细胞)。图片来源:昆士兰脑研究所。

渡边对轴突结构的好奇心是在多年前他对蠕虫的研究过程中激发起来的。轴突中反复出现珍珠状图案,这引出了一个问题:这可能是一种普遍特征,而不是损伤或疾病的征兆吗?渡边与瑞士科学家 Graham Knott 博士和理论生物物理学家 Padmini Rangamani 博士合作,开始测试这个想法。

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重新定义大脑结构

研究结果于 12 月 2 日发表在《自然神经科学》杂志上。