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进行交流以重建同步的昼夜节律神经元网络揭示了单细胞分辨率

经过数百万年的进化磨练,我们的昼夜节律使我们的身体适应了明暗循环。只需经历一阵时差,就可以了解我们如何将各种身体功能重新同步到新的时区。

进行交流以重建同步的昼夜节律神经元网络揭示了单细胞分辨率

然而,尽管已经研究了这些昼夜节律活动的整体效果,但人们对脑细胞网络的结构了解较少,因为它们通过交流来控制同步过程。在加州大学圣塔芭芭拉分校的《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文中,研究人员和合作者推断了视交叉上核(SCN)的结构,视交叉上核是哺乳动物昼夜节律控制的中心。

加州大学圣塔芭芭拉分校机械工程和计算机科学系教授Linda Petzold说:“我们想知道它的接线方式。”她解释说,通过了解哪些细胞在执行某些任务时正在交流,就可以洞悉这个约20,000个神经元的小细胞器如何使整个人体保持24小时时钟状态,从而调节诸如睡眠,饥饿,体温调节,激素释放和基因表达。

Petzold说:“我们知道这些单元有两项重要任务与计时有关。”其中之一是同步,这是必需的,因为具有自己的起搏能力的单个神经元需要共同努力才能有效。“任何一个昼夜节律细胞都是一种糟糕的时钟。在一起,如果他们同步,他们可以做得很好。另一个功能是带气,它是对环境信息的响应,例如白天和黑夜。”

为了观察SCN如何同步,研究人员必须首先使网络不同步,然后观察其重新同步。为此,他们用生物发光标记物标记了体外样品中的Per2蛋白(在昼夜节律中起着重要作用),将样品暴露于神经毒素中以减弱其信号,然后将神经毒素冲走并等待。

“从给定细胞的荧光中,您可以分辨出细胞认为其内部时间是多少,” Petzold说。在几天之内,以前离线的神经元不仅开始发光,而且一致发光,在暴露于神经毒素之前缓慢恢复其行为。

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点击次数:更新时间2020-03-31【打印此页】??【关闭
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