人類細胞使小鼠更聰明

植入我們更大的支援細胞使齧齒動物的大腦工作得更快

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今年春天,一群聰明的齧齒動物因快速透過迷宮和掌握記憶技巧而成為頭條新聞。科學家們將這種令人印象深刻的智力壯舉歸功於出生後不久移植到它們大腦中的人類細胞。但智力的提高並非來自神經元,即交換電訊號和刺激肌肉的細長神經細胞。小鼠受益於被稱為神經膠質祖細胞的人類幹細胞,這是一種準備變成星形膠質細胞和其他神經膠質細胞的未成熟細胞,被認為是大腦的支援細胞。

眾所周知,星形膠質細胞可以清除過多的神經遞質並維持大腦系統的平衡。然而,在過去的幾十年裡,研究人員開始懷疑星形膠質細胞在更復雜的認知方面做出了貢獻。在 20 世紀 90 年代,人們發現這些細胞利用鈣來完成一種非電訊號傳遞形式。此後的研究揭示了星形膠質細胞與神經元廣泛互動的方式,甚至在某些情況下協調它們的活動。

或許更令人感興趣的是,我們的星形膠質細胞與其他動物的星形膠質細胞相比非常巨大——比齧齒動物的星形膠質細胞大 20 倍——並且它們與數百萬個神經元接觸。另一方面,神經元在所有哺乳動物(從齧齒動物到像我們這樣的大猿)中幾乎完全相同。這些線索表明,星形膠質細胞可能是我們超常智力的進化貢獻者。


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這項新研究於 3 月份發表在《細胞幹細胞》雜誌上,驗證了這一假設。植入的人類幹細胞的一個子集在動物的大腦中成熟為圓潤的、類人的星形膠質細胞,接管了本土小鼠星形膠質細胞的運作。在顯微鏡下測試時,這些人類星形膠質細胞完成鈣訊號傳遞的速度至少是小鼠星形膠質細胞的三倍。增強型小鼠出色地記住了新物體,迅速學會將某些聲音或情況與不愉快的足部電擊聯絡起來,並表現出異常敏銳的迷宮導航能力——這些都是智力敏銳的跡象,超越了典型小鼠或移植了來自其自身物種的神經膠質祖細胞的小鼠所表現出的技能。

英格蘭曼徹斯特大學的神經膠質細胞研究員 Alexei Verkhratsky 沒有參與這項小鼠研究,他稱這項工作“非常了不起”,無論是在概念上還是技術上。他指出,新結果不一定與星形膠質細胞的支援作用相沖突。Verkhratsky 認為,人類星形膠質細胞提供的明顯優勢可能是其管家能力的後果,突顯了神經膠質細胞和神經元之間的相互依賴性。

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