高尔基体如何影响出生后早期神经元的发育

神经元是构成神经回路的细胞，它们利用化学物质和电能接收和发送信息，使人体能够做任何事情，包括思考、感知、运动等。神经元有一条称为轴突的长纤维，将信息发送给后续的神经元。轴突发出的信息由从细胞体伸出的树枝状结构接收，这种结构被称为树突。

树突细化是出生后早期大脑发育的一个重要环节，在这一过程中，树突被调整以与适当的轴突建立特定的连接。在最近发表的一篇论文中，研究人员提出的证据显示了啮齿动物神经元内涉及高尔基体的机制是如何借助一种名为 N-甲基-D-天冬氨酸型谷氨酸受体（NMDAR）的神经递质受体所接收到的神经元活动来启动树突细化的。

论文发表于《细胞报告》（Cell Reports）。

"日本静冈国立遗传学研究所助理教授中川直树（Naoki Nakagawa）说："我们希望找到产后早期大脑发育过程中依赖活动的神经元回路重组的细胞机制。"细胞器等亚细胞结构的动态对这一过程的潜在贡献在很大程度上被忽视了"。

这种细胞器就是高尔基体，它是细胞内物质运输的枢纽。高尔基体在细胞中的位置决定了细胞内运输的方向，从而产生细胞极性。

"众所周知，高尔基体介导的细胞极性在早期胚胎发育过程中发挥着重要作用，例如细胞的有丝分裂、迁移和分化。"然而，在出生后电路重组的关键时期，我们不知道高尔基体的极性是否因神经元活动而改变，或者高尔基体极性的改变是否有助于神经元电路的重塑。

为了了解高尔基体极性在树突细化中的作用，科学家研究了啮齿类动物的棘星状神经元。这些神经元存在于啮齿动物大脑中一个叫做桶状皮层的部位，该部位负责处理来自胡须的触觉信息。桶状皮层中的棘星状神经元具有面向桶状皮层中心的不对称树突。

这种独特的树突结构是在出生后的第一周内根据神经元的活动不断完善而形成的。为了追踪高尔基体在出生后发育过程中的定位，我们在棘星状神经元中表达了高尔基体靶向荧光蛋白。

在出生后的最初几天里，刺状星状细胞中的高尔基体在出生后第1到第3天呈顶部极化，但到出生后第5天，最终向桶中心横向极化。到第15天，当不对称树突模式已经形成时，横向极化就会减弱。研究人员还观察了树突内高尔基体的位置。在树突内部或底部含有高尔基体的树突比没有高尔基体的树突更长、分枝更多。

来自 NMDAR 的信号是横向高尔基体极化所必需的，而高尔基体的极化又反过来指示树突的适当细化。当研究人员中断 NMDAR 信号或高尔基体极性时，这些情况就会很明显。在这两种情况下，树突的形状和方向都发生了不恰当的变化。

展望未来，研究人员希望进一步了解高尔基体是如何影响神经元发育的。"Nakagawa说："我们想知道神经元活动如何将高尔基体移动到神经元内的适当位置，以及高尔基体极性如何使神经元树突形成适当的图案。

"我们认为，解决这些问题将使我们更好地了解神经元在出生后发育过程中发生了什么，以及它是如何促进电路重组的，而电路重组是构建大脑中复杂神经元电路的重要步骤。

(责任编辑：泉水)

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