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EMBO Rep:研究揭示大脑弹性的决定机制

2020-10-12

2020年10月10日讯/生物谷BIOON/—神经元的发育关键时期存在于生命中的有限阶段,在此期间神经连接的可塑性达到最大,大脑的发育开始慢慢适应环境。比萨高等师范学校和耶拿莱布尼兹老龄研究所(FLI)的研究人员发现,在这些依赖于学习的可塑性阶段中,小microRNA(miR-29)的作用。研究发现,幼鼠中miR-29浓度过早升高会阻止皮质可塑性,而成年动物中miR-29的阻断会诱导年轻阶段的经典可塑性。上述结果表明表明miR-29是年龄依赖性的发育可塑性调节剂。

(图片来源:Www.pixabay.com)


“在敏感的发育阶段,视觉皮层中的神经网络在最大程度上适应了视觉刺激。这使我们能够确定大脑可塑性的重要调节剂,”这项研究在EMBO Reports杂志上发表,SNS的Alessandro Cellerino教授说。耶拿FLI的小组负责人以及佛罗伦萨大学和比萨NRC神经科学研究所的Tommaso Pizzorusso教授是该研究的作者。

Cellerino教授解释说:“视觉皮层回路是视觉系统的一部分,能够实现视觉,在早期生命中就表现出很强的可塑性,后来通过分子制动来稳定,从而限制了关键时期后链路的过度适应。”然而,在从发育到成年的过渡过程中,协调这些因子表达的潜在机制仍然未知。

为了确定调节视觉皮层产后发育的因素,研究小组分析了小鼠视觉皮层发育中的miRNA / RNA数据集。他们在不同的时间点进行了比较:P10,即出生后第10天以及紧接睁眼和敏感期发作之前的第10天,以及当小鼠皮质达到功能成熟时的P28。

他们的结果表明,microRNA家族miR-29是视皮层发育可塑性的年龄依赖性调节剂。 FLI / SNS的Cellerino教授解释说:“ miR-29a增加30倍,是敏感期中表达最高的miRNA。”在鱼类,小鼠和人类中,miR-29家族的调控非常保守。此外,miR-29调节的靶标中有一半以上随着年龄而下调,包括脑可塑性的关键调节剂。这表明miR-29a是下游发育过程的重要调节剂。

进一步的分析表明,年轻小鼠中miR-29a浓度的过早升高会阻止优势可塑性,并导致早期出现神经周围网(PPNs)。 PPN是中枢神经系统中的专门结构,负责成人大脑中的突触稳定作用。在发育中的大脑和成年大脑中,它们在破坏可塑性和维持神经细胞之间现有的连接方面都起着至关重要的作用。

此外,研究人员能够证明在成年动物中阻断miR-29a可以逆转miR-29a靶标的发育下调,并诱导一种眼部可塑性,在敏感阶段具有典型的可塑性生理和分子特征。

总而言之,研究表明,miR-29a是可塑性断裂的重要调节剂,可促进年龄相关的视觉皮层连接的稳定。 miR29a是成熟神经网络的重塑剂的观察结果为miR-29a和其他miR-29家庭成员在衰老和脑损伤再生过程中促进脑可塑性打开了新的和有希望的治疗前景。(生物谷 Bioon.com)