人类细胞使小鼠更聪明

植入我们更大的支持细胞使啮齿动物的大脑工作得更快

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今年春天,一群聪明的啮齿动物因快速通过迷宫和掌握记忆技巧而成为头条新闻。科学家们将这种令人印象深刻的智力壮举归功于出生后不久移植到它们大脑中的人类细胞。但智力的提高并非来自神经元,即交换电信号和刺激肌肉的细长神经细胞。小鼠受益于被称为神经胶质祖细胞的人类干细胞,这是一种准备变成星形胶质细胞和其他神经胶质细胞的未成熟细胞,被认为是大脑的支持细胞。

众所周知,星形胶质细胞可以清除过多的神经递质并维持大脑系统的平衡。然而,在过去的几十年里,研究人员开始怀疑星形胶质细胞在更复杂的认知方面做出了贡献。在 20 世纪 90 年代,人们发现这些细胞利用钙来完成一种非电信号传递形式。此后的研究揭示了星形胶质细胞与神经元广泛互动的方式,甚至在某些情况下协调它们的活动。

或许更令人感兴趣的是,我们的星形胶质细胞与其他动物的星形胶质细胞相比非常巨大——比啮齿动物的星形胶质细胞大 20 倍——并且它们与数百万个神经元接触。另一方面,神经元在所有哺乳动物(从啮齿动物到像我们这样的大猿)中几乎完全相同。这些线索表明,星形胶质细胞可能是我们超常智力的进化贡献者。


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这项新研究于 3 月份发表在《细胞干细胞》杂志上,验证了这一假设。植入的人类干细胞的一个子集在动物的大脑中成熟为圆润的、类人的星形胶质细胞,接管了本土小鼠星形胶质细胞的运作。在显微镜下测试时,这些人类星形胶质细胞完成钙信号传递的速度至少是小鼠星形胶质细胞的三倍。增强型小鼠出色地记住了新物体,迅速学会将某些声音或情况与不愉快的足部电击联系起来,并表现出异常敏锐的迷宫导航能力——这些都是智力敏锐的迹象,超越了典型小鼠或移植了来自其自身物种的神经胶质祖细胞的小鼠所表现出的技能。

英格兰曼彻斯特大学的神经胶质细胞研究员 Alexei Verkhratsky 没有参与这项小鼠研究,他称这项工作“非常了不起”,无论是在概念上还是技术上。他指出,新结果不一定与星形胶质细胞的支持作用相冲突。Verkhratsky 认为,人类星形胶质细胞提供的明显优势可能是其管家能力的后果,突显了神经胶质细胞和神经元之间的相互依赖性。

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