科学家们指出是什么使脑细胞以特定的顺序发育

研究人员已经确定了果蝇视觉系统中调节脑细胞类型发育的10个完整系列因素，包括这些神经元发育的顺序。该研究结果发表在自然，为了解不同动物的大脑发育是如何进化的开辟了新的研究途径，并为再生医学提供了线索。

的人类的大脑是由800亿人组成的神经元．这些神经细胞它们在形式、功能和与其他神经元的连接上都有所不同神经网络．这种复杂性允许大脑执行许多功能，从控制语言和视觉到存储记忆和产生情绪。

虽然科学家已经确定了多种类型的神经元，但这种复杂性在大脑发育过程中是如何产生的，这是发育神经生物学和生物学的核心问题再生医学．

“知道人类大脑是如何发育的，可以让我们在未来在实验室中重复这些发育过程，在培养皿中产生特定类型的神经元，并有可能将它们移植到患者身上，或者触发活生物体中的神经元干细胞来产生和替换缺失的神经元，”纽约大学生物学银教授、该研究的高级作者克劳德·德斯普兰(Claude Desplan)说。

由于研究人脑是一项极其复杂的工作，研究人员依靠模型生物，如老鼠和苍蝇，来探索大脑过程中涉及的复杂机制。无论是在脊椎动物，如老鼠和人类，还是在无脊椎动物，如苍蝇，不同类型的神经元都是随着大脑的发育而依次产生的，特定类型的神经元先产生，其他类型的神经元后从同一个祖干细胞中产生。

这一机制神经干细胞随着时间的推移产生不同的神经元时间模式．通过表达不同的分子——称为时间转录因子(ttfs)——在每个时间窗口调节特定基因的表达，神经干细胞产生不同的神经元。

这项研究发表在自然，研究人员研究了果蝇的大脑果蝇以揭示产生大约120种髓质神经元类型所需的一整套ttf，髓质是果蝇视觉系统中的一种特殊大脑结构。他们使用最先进的单细胞mRNA测序技术获得了超过5万个转录组(在一个给定细胞中表达的所有基因)单个细胞然后这些细胞被归类为发育中的髓质中存在的大多数细胞类型。

专注于神经干细胞，研究人员确定了一组完整的ttf，它们定义了该大脑区域的不同时间窗口，以及控制这些不同ttf表达的遗传网络，这些表达允许这种时间级联的进展。

“之前已经使用可用的抗体在大脑的视觉系统中识别出了几种ttf;我们现在已经确定了10个ttf的综合系列，可以指定该大脑区域的所有神经元类型，”该研究的主要作者之一尼古拉·康斯坦丁尼德(Nikolaos Konstantinides)说，他现在是巴黎雅克·莫诺研究所(Institut Jacques Monod)的小组负责人，曾是Desplan实验室的博士后。

然后，研究人员确定了允许时间级联进展的遗传相互作用，以及这种进展如何与髓质中所有神经元的“出生顺序”相关，将特定的时间窗口与特定类型神经元的生成联系起来。这种级联是必要的，以产生充分程度的神经多样性大脑按定型顺序排列的区域。

“时间级联进程的损害导致神经元多样性减少，从而改变大脑发育纽约大学生物系博士后、该研究的共同第一作者之一伊莎贝尔·霍尔格拉(Isabel Holguera)说。

最后，研究小组检查了神经干细胞形成过程中的第一步细胞发育成神经元，神经元发育的一个阶段叫做分化。他们发现果蝇神经元和人类皮层神经元的分化过程非常相似，在分化的各个阶段表达的基因模式相似。

“我们的研究结果表明，了解苍蝇神经元发育的机制可以让我们深入了解人类的相同过程，”共同第一作者安东尼·罗西(Anthony Rossi)说，他现在是哈佛大学的博士后，曾是Desplan实验室的研究生。