科学家发现，运动神经元接收到大量的“指引”，才可以成功地导航到本应去的目的地。
类似数十位夏尔巴人引导登山者爬上险峻的喜马拉雅山脉到达山顶，神经系统依靠精细的具时效性和位置特异性的指引来引导神经元轴突——发生如线状的投射——成功到达它们在体内的目的地。
如今，研究人员发现神经元如何通过获取方向信息，在复杂的细胞环境中导航，同时过滤掉不适当的指令以避免迷路。
图片来源：http://www.columbiamnc.org/about-us/about-motor-neurons
就像许多夏尔巴人引导登山者爬上险峻的喜马拉雅山脉到达山顶一样，神经系统也依赖于精确的时间和位置指引来引导神经轴突——实现线状投射——成功到达他们在体内的目的地。
现在，Salk 研究所的研究人员发现神经元如何通过获取方向指引，以实现在复杂的细胞环境中导航，同时过滤掉不适当的指令以避免迷路。 这些研究发现于2019年3月19日发表在 Neuron 杂志上。
“在由20000个基因控制的神经系统中有100万亿个连接，其中大约10个基因家族已知参与控制轴突投射。我们想了解大自然是如何来连接宇宙中最复杂的生物机器的聪明的遗传系统，"Salk研究所的 Samuel Pfaff 教授说，他是 Howard Hughes 医学研究所研究员。 "因此，我们开始研究运动神经元是如何找到与身体肌肉的联系，这些联系对我们的大脑将信息传递给肌肉，以允许其运动至关重要。"
大脑控制着数百种不同的肌肉，以实现精确的运动。 在发育过程中，脊髓中的运动神经元将其轴突延伸到中枢神经系统之外，以与身体中的肌肉细胞连接。 每个运动神经元都依赖于一组基因来确保轴突在肌肉中正确生长。
"在广义上，我们希望通过识别参与异常运动神经元发育的基因，可以更好地理解细胞信号在癌症等其他环境中的复杂性，"第一作者 Dario Bonanomi 说，他曾是 Pfaff实验室的博士后研究员，现为 San Raffaele Scientific 研究所的研究团队领头人。"这项工作不仅向我们展示了神经系统是如何发展的，还展示了更普遍的细胞是如何在体内沟通、移动和创造结构的规律。"
为了找到对运动神经元轴突引导起重要作用的基因，研究小组进行了基因筛选，并设计了小鼠模型，使用绿色荧光蛋白观察运动神经元轴突生长情况。 然后，研究小组追踪轴突，看看什么时候做出了正确和不正确的增长决定。
通过这种轴突追踪，科学家们发现了导致运动轴突走错路线的基因突变。 在基因突变的情况下，运动神经元轴突绕道而行，从来没有正确地连接到肌肉。
左图：运动神经元（绿色）离开脊髓（红色）并进入身体周围以与肌肉连接。
右图：没有 p190 指导的运动神经元（白色箭头）被困在脊髓内。
经过更深入的研究，科学家们发现这些运动神经元爬上了脊髓的边缘，而不是按原定计划离开脊髓，以达到它们的目标肌肉。 研究小组将导致这种有害突变的基因定位为 p190，之前已知 p190 在癌症抑制中起作用，但在发育过程中，其并未涉及神经元连接的建立。
研究人员进行了一系列实验来研究 p190 如何影响轴突离开脊髓。他们发现，尽管轴突通常被脊髓中的一种叫netrin 的蛋白质所吸引，但在很短的时间内，p190 就会起到眼罩的作用，因此轴突会无视 netrin 而被引导到脊髓外。在轴突安全地离开中枢神经系统后，这个“眼罩”被移除。如果没有p190，轴突就会被吸引到netrin 而不能正确地离开脊髓，所以不能与肌肉连接。
Pfaff，Benjamin H Lewis 补充道："这些结果深入探寻细胞间相互交流的不可想象的复杂的机制。"
研究人员说，下一步是研究 p190 的控制机制，以及哪些因素影响其时效活性。
来源：
? https://medicalxpress.com/news/2019-03-mountaineers-nerves-expert-guidance.html
? 索尔克研究所提供的材料
? 2019年3月22日
参考文献：
Dario Bonanomi, Fabiola Valenza, Onanong Chivatakarn, Matthew J. Sternfeld, Shawn P. Driscoll, Aaron Aslanian, Karen Lettieri, Miriam Gullo, Aurora Badaloni, Joseph W. Lewcock, Tony Hunter, Samuel L. Pfaff. p190RhoGAP Filters Competing Signals to Resolve Axon Guidance Conflicts. Neuron, 2019; DOI: 10.1016/j.neuron.2019.02.034
作者信息
文献解读：ben （brainnews创作团队成员）
校审/排版：Simon （brainnews编辑部）
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