研究揭示大腦彈性的決定機(jī)制

神經(jīng)元的發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期存在于生命中的有限階段，在此期間神經(jīng)連接的可塑性達(dá)到**，大腦的發(fā)育開始慢慢適應(yīng)環(huán)境。比薩高等師范學(xué)校和耶拿萊布尼茲老齡研究所（FLI）的研究人員發(fā)現(xiàn)，在這些依賴于學(xué)習(xí)的可塑性階段中，小microRNA（miR-29）的作用。研究發(fā)現(xiàn)，幼鼠中miR-29濃度過早升高會(huì)阻止皮質(zhì)可塑性，而成年動(dòng)物中miR-29的阻斷會(huì)誘導(dǎo)年輕階段的經(jīng)典可塑性。上述結(jié)果表明表明miR-29是年齡依賴性的發(fā)育可塑性調(diào)節(jié)劑。

“在敏感的發(fā)育階段，視覺皮層中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在**程度上適應(yīng)了視覺刺激。這使我們能夠確定大腦可塑性的重要調(diào)節(jié)劑，”這項(xiàng)研究在EMBO Reports雜志上發(fā)表，SNS的Alessandro Cellerino教授說。耶拿FLI的小組負(fù)責(zé)人以及佛羅倫薩大學(xué)和比薩NRC神經(jīng)科學(xué)研究所的Tommaso Pizzorusso教授是該研究的作者。

Cellerino教授解釋說：“視覺皮層回路是視覺系統(tǒng)的一部分，能夠?qū)崿F(xiàn)視覺，在早期生命中就表現(xiàn)出很強(qiáng)的可塑性，后來通過分子制動(dòng)來穩(wěn)定，從而限制了關(guān)鍵時(shí)期后鏈路的過度適應(yīng)?！比欢趶陌l(fā)育到成年的過渡過程中，協(xié)調(diào)這些因子表達(dá)的潛在機(jī)制仍然未知。

為了確定調(diào)節(jié)視覺皮層產(chǎn)后發(fā)育的因素，研究小組分析了小鼠視覺皮層發(fā)育中的miRNA / RNA數(shù)據(jù)集。他們?cè)诓煌臅r(shí)間點(diǎn)進(jìn)行了比較：P10，即出生后第10天以及緊接睜眼和敏感期發(fā)作之前的第10天，以及當(dāng)小鼠皮質(zhì)達(dá)到功能成熟時(shí)的P28。

他們的結(jié)果表明，microRNA家族miR-29是視皮層發(fā)育可塑性的年齡依賴性調(diào)節(jié)劑。 FLI / SNS的Cellerino教授解釋說：“ miR-29a增加30倍，是敏感期中表達(dá)最高的miRNA。”在魚類，小鼠和人類中，miR-29家族的調(diào)控非常保守。此外，miR-29調(diào)節(jié)的靶標(biāo)中有一半以上隨著年齡而下調(diào)，包括腦可塑性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。這表明miR-29a是下游發(fā)育過程的重要調(diào)節(jié)劑。

進(jìn)一步的分析表明，年輕小鼠中miR-29a濃度的過早升高會(huì)阻止優(yōu)勢(shì)可塑性，并導(dǎo)致早期出現(xiàn)神經(jīng)周圍網(wǎng)（PPNs）。 PPN是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的專門結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)成人大腦中的突觸穩(wěn)定作用。在發(fā)育中的大腦和成年大腦中，它們?cè)谄茐目伤苄院途S持神經(jīng)細(xì)胞之間現(xiàn)有的連接方面都起著至關(guān)重要的作用。

此外，研究人員能夠證明在成年動(dòng)物中阻斷miR-29a可以逆轉(zhuǎn)miR-29a靶標(biāo)的發(fā)育下調(diào)，并誘導(dǎo)一種眼部可塑性，在敏感階段具有典型的可塑性生理和分子特征。

總而言之，研究表明，miR-29a是可塑性斷裂的重要調(diào)節(jié)劑，可促進(jìn)年齡相關(guān)的視覺皮層連接的穩(wěn)定。 miR29a是成熟神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重塑劑的觀察結(jié)果為miR-29a和其他miR-29家庭成員在衰老和腦損傷再生過程中促進(jìn)腦可塑性打開了新的和有希望的治療前景。