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大脑发育的新理论
神经科学家提出了一种关于脑细胞组织的新理论,表明基于谱系的机制可能指导细胞定位和身份。
来源:Scientific Inquirer你的大脑始于一个单细胞。总而言之,它将容纳一个由约 1700 亿个细胞组成的极其复杂和强大的网络。一路上它是如何组织自己的?冷泉港实验室的神经科学家提出了一个令人惊讶的简单答案,可能对生物学和人工智能产生深远的影响。
Anthony Zador 教授实验室的博士后 Stan Kerstjens 根据位置信息提出了这个问题。 “细胞‘看到’的唯一东西就是它自己和它的邻居,”他解释道。 “但它的命运取决于它所处的位置。细胞在错误的位置会变成错误的东西,大脑也无法正常发育。因此,每个细胞都必须解决两个问题:我在哪里?我需要成为谁?”
在《Neuron》上发表的一项研究中,Kerstjens、Zador 以及哈佛大学和苏黎世联邦理工学院的同事提出了一种关于大脑在发育过程中如何自我组织的新理论。
长期以来,研究人员认为细胞主要通过化学信号交换位置信息。 Kerstjens 解释说,这在处理少量细胞时效果很好。 但大脑不是几个细胞。 它有数十亿个神经元,每个神经元都需要准确地落在正确的位置。化学信号只能传播这么远,然后就会消失。那么,成长中的大脑深处的细胞如何自动“知道”它们在哪里呢?
Kerstjens 提出的答案很切中要害。 “考虑一下人口如何在一个国家代代相传,”他说。 “后代在父母附近定居,因此拥有共同祖先的人最终会分布在邻近地区,在没有远程通信的情况下产生大规模的地理结构。我们认为,发育中的大脑也存在类似的原理。来自同一祖细胞的细胞往往彼此靠近。”
