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神经元如何排列组成大脑?科学家发现隐形指令

2020-3-21 环球解密

斯坦福科学家通过显微镜观察和数学建模,发现了神经元组合成大脑神经网络所遵循的隐形指令,这项技术有助于生物工程师引导干细胞培育身体器官。

生命中处处有各自特定的形态:鸟的羽毛长短各异,玫瑰的花瓣里短外长。科学家发现大脑的生长也一样,也要遵循某种形态指令长成特定的形象。

这份新研究的研究人员想搞明白,究竟是什么看不见的生长信号,指引着特定种类的神经元聚集在正确的位置,长成大脑组织?

研究人员选择了长约1毫米的扁虫的大脑进行研究。这种虫断头后还能再长出一个新头。他们先用荧光素为扁虫身上不同的神经元做好标记。之后在显微镜下观察整个大脑的生长过程,希望找到指引神经元生长的数学规律。

他们发现,每个神经元周围约有十几个类似的神经元,但是它们之间穿插着其他种类的神经元。这种排列方式意味着同类的神经元不会紧挨在一起,让其他种类的神经元穿插其间合作完成特定的任务。

研究人员发现,扁虫的整个大脑各处都重复着这种排列方式,最终形成完整的神经网络。

研究组认为,身体其他地方也有类似的规律指引细胞的生长。将来用这种方式可以研究人脑的神经元排列方式,在生物工程制造器官组织领域将有实际应用。

研究人员解释说,基本概念听上去很简单:器官组织工程师希望利用干细胞培育出具有不同功能的细胞长出肝脏、肾脏或者是心脏。可是科学家还需要知道,这些不同的细胞要按照何种方式排列,才能组合成跳动的心脏。这份研究就是在寻找这种看不见的排列方式上迈出的一步。

这份研究3月9日发表在《自然-物理学》(Nature Physics)期刊上。

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