是时候重新绘制教科书了:哺乳动物神经元的新形状

一种不寻常的成像技术和蠕虫激发的好奇心揭示了哺乳动物脑细胞纳米级结构的新见解,特别是在神经元之间传递信号的臂状轴突。 “轴突是连接我们大脑组织的电缆,使学习、记忆和其他功能成为可能,”约翰霍普金斯大学的资深作者 Shigeki Watanabe 说。这些 […]

来源:宇宙杂志

一种不寻常的成像技术和蠕虫激起的好奇心揭示了哺乳动物脑细胞纳米级结构的新见解,特别是在神经元之间传递信号的臂状轴突。

臂状轴突

“轴突是连接我们大脑组织的电缆,可以实现学习、记忆和其他功能,”约翰霍普金斯大学的资深作者 Shigeki Watanabe 说。

这些结构比人类头发的宽度小 100 倍左右。

至少一个世纪以来,科学家们一直认为轴突的形状像管子,直径基本恒定。 事实上,光学和电子显微镜等传统成像技术始终显示相对均匀的轴突。

电子显微镜

然而,这些成像技术通常需要组织固定和脱水步骤,而这些步骤已知会引入伪影。相反,Watanabe 及其同事使用高压冷冻电子显微镜对小鼠大脑中的神经元进行成像。

“为了使用标准电子显微镜观察纳米级结构,我们固定并脱水组织,但冷冻它们会保留其形状——类似于冷冻葡萄而不是将其脱水成葡萄干,”Watanabe 说。

新图像显示,整个轴突上都有气泡状凸起,使它们看起来像串在绳子上的珠子。研究人员将这种现象称为“轴突珍珠化”。 (这项研究的重点是无髓鞘神经元,它们没有外髓鞘。)

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

Watanabe 之前曾在线虫神经系统中看到过轴突珍珠,这促使他在哺乳动物神经元中寻找它。

“这些发现挑战了人们对轴突结构一个世纪的理解,”Watanabe 说。

Watanabe 及其同事计划接下来研究人类轴突,特别是神经退行性疾病患者的轴突。

神经退行性疾病 已发布