由神经元之间的谱系依赖性排斥机制控制的苍蝇脑结构

大脑的结构具有圆柱状特征，据推测是由起源于同一亲代细胞的神经细胞(神经元)产生，最初形成放射状单位。然而，该过程如何在分子水平上精确地展开尚不清楚。现在，来自金泽大学的佐藤诚和他的同事们得出了重要的见解，他们展示了在苍蝇大脑中一个称为Dscam的基因如何调节一个谱系的神经元相互排斥，并将它们的轴突投射到不同的列。(轴突或神经纤维是神经细胞的长突起，其功能是传导电信号。)这一发现证实了“径向单位假说”，其作用机理是姐妹神经元之间的谱系依赖性排斥。

研究人员首先观察了髓质中神经元生长的演变，髓质是果蝇视觉系统中具有柱状结构的一部分。它的发育类似于哺乳动物大脑中大脑皮层的发育。它涉及神经母细胞(神经干样细胞)，可产生放射状和克隆相关的神经元组。佐藤及其同事记录了姐妹神经元之间(即，源自同一成神经细胞并形成放射状单元的神经元)之间以及轴突对之间的距离。根据获得的距离数据，科学家们可以得出结论，姐妹神经元经常相互排斥-这种观察与柱的形成是一致的。佐藤及其同事将这一过程称为“依赖谱系的排斥”。

能够实现谱系依赖性排斥的机制必须在于源自同一神经母细胞的子神经元，“记住”其共同的母神经母细胞的身份。佐藤及其同事提出了与蛋白质Dscam1有关的解释。Dscam1可以发育将近20,000个变体，但是当两个相同的Dscam1分子结合时，它们会导致排斥信号，该信号在某些树突状过程中控制自我避免-树突是神经细胞的分支状延伸。然后的理由是，源自同一成神经细胞的子神经元产生相同的Dscam1变体，因此彼此排斥，而不同谱系的神经元表达不同的Dscam1变体，它们彼此不排斥并且可以投射到同一列。

科学家通过一系列实验证实了Dscam1与谱系依赖性排斥之间的关系，从而支持了他们的观点。佐藤及其同事指出，“我们提出的机制非常简单”，并补充说，“确定类似的机制是否存在于其他生物系统(包括哺乳动物大脑中的柱形成)中是否存在类似的机制将很有趣。”

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