研究人员开发了一种绘制小鼠脑细胞变化和发育

- 编辑:大众自然网 -

研究人员开发了一种绘制小鼠脑细胞变化和发育

宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一种研究大脑发育关键时刻的新方法。宾夕法尼亚州立大学医学院神经和行为科学助理教授Yongsoo Kim正在使用这种方法来了解在正常发育的小鼠和自闭症谱系障碍小鼠模型中催产素受体表达的变化。

这项技术使科学家能够绘制出发育中的老鼠大脑的图谱,从而显示出不同区域中特定类型的细胞的数量——这是能够研究大脑中神经发育障碍的关键的第一步。

“关键的神经连接是在发育早期形成的,”Kim说。“我们可以应用这种绘图方法来研究发育中的小鼠大脑中不同脑细胞类型的变化,从而在细胞水平上理解神经发育障碍。”

Kim和他的同事们绘制了地图,以帮助他们了解大脑产生的神经递质催产素在早期发育过程中是如何被大脑利用的。先前的研究表明,催产素在调节社会行为中起着重要作用,但在发育过程中,调节催产素在大脑神经网络中的作用的受体是如何在大脑的不同部位出现的,这方面的信息很少。

研究团队假设,随着各个大脑区域的成熟,不同的大脑区域会有不同的催产素受体(OTR)表达水平。之前研究催产素受体表达的方法是只对大脑的特定区域进行部分分析。

Kim的新技术能够用细胞分辨率成像整个老鼠的大脑,使用串行双光子断层扫描和基于机器学习的算法来检测荧光标记的表达催产素受体的神经元。

研究小组从出生后7、14、21和28天的不同早期发育阶段创建了模板大脑。这些模板是通过生成大脑图像的平均值和标注关键解剖结构来创建的。它们可以作为在不同发育阶段成像、检测和量化催产素受体的参考点。这项研究的结果最近发表在《自然通讯》上。

Kim和他的同事发现,OTR表达在老鼠出生21天后在大脑中达到高峰,这相当于人类的早期儿童时期。OTR在下丘脑的表达持续增加,直到成年,这表明催产素信号可能在产生性别特异性行为中发挥作用。他们还研究了不能产生催产素受体的老鼠,发现它们的突触密度显著降低,这表明催产素在大脑连接中起着关键作用。

Kim说,这项研究中用于研究OTR的方法可以应用于其他类型的脑细胞,以便了解它们在不同时间的空间分布。研究小组建立了一个基于网络的平台来存放和显示这些新图像,以便其他研究人员访问。

金说:“这些图像将作为一个基本的基础,来比较OTR在各种脑疾病小鼠模型中的表达。”“我们能够在自闭症小鼠模型中研究OTR表达,并将在这些发现的基础上进一步研究不同脑细胞类型的功能和解剖变化,以及遗传和环境因素如何影响儿童早期的大脑发育。”