研究称老鼠植入人脑细胞后变聪明

资料来源:韩等/细胞干细胞2013

北京时间3月12日，据国外媒体报道，一项新的研究发现，将人类脑细胞植入老鼠体内可以让这些动物更快地学习新事物。科学家称，他们将人类中枢神经系统中的神经胶质细胞植入动物体内，发现这些人类细胞会影响动物大脑的交流能力。他们说，这一发现对于理解人类大脑的进化可能具有重要意义。

这些研究人员认为，星形胶质细胞的进化可能是导致人类发展中更高认知功能并使人类不同于其他物种的许多关键事件之一。负责这项新研究的罗切斯特大学医学中心的神经科学家史蒂文·戈德曼说:“我们相信我们的研究首次证明了人类神经胶质细胞具有独特的功能优势。”

这些在人类中枢神经系统中发现的细胞直到最近才被认为是“管家”细胞。这一发现也可能表明神经胶质细胞在疾病的形成中起着重要作用。戈尔曼说:“这一重要发现也为我们研究大量疾病提供了一个全新的模型，在这些疾病中，胶质细胞在形成过程中发挥作用。”与其他物种相比，人脑中的星形胶质细胞更多、更大、更多样。

在人体内，单个星形胶质细胞表现为许多纤维，可以同时连接大量的神经细胞。特别是在星形胶质细胞的突触中，两个相邻的神经细胞连接在一起。因此，与老鼠相比，单个的人类星形胶质细胞更有可能调节成千上万个突触的活动。正是这一观察促使科学家们考虑进行这项研究。他们发现人类星形胶质细胞可能在调节更高的认知功能中发挥重要作用。

在实验中，科学家将神经胶质细胞植入小鼠体内，结果显示这些细胞影响了潜在的神经活动模式。戈尔曼说:“我们拥有先进的认知处理能力，不仅因为我们神经网络的规模和复杂性，还因为神经胶质细胞的功能能力和协调能力的增强。”

研究小组决定观察小鼠中人类神经胶质细胞和正常神经细胞共存的结果，以了解这些细胞是否为人类大脑提供了独特的能力。他们将神经胶质细胞植入新生小鼠的大脑。当老鼠成熟时，人类的神经胶质细胞会超过老鼠天生的神经胶质细胞，并且不会对现有的神经网络造成伤害。戈尔曼说:“人类神经胶质细胞基本上占据了小鼠神经细胞的突触。事实上，在这个通讯点的所有神经胶质细胞和大多数星形胶质细胞都来自植入的人类细胞。同时，它们的发育和行为与人脑中的基本相同。”

研究小组随后开始检查这些细胞对动物大脑的功能影响，尤其是大脑形成新记忆和学习新任务的能力。他们发现人类神经胶质细胞显著改善了小鼠大脑功能的两个重要指标。研究人员首先注意到，植入人类细胞的老鼠的脑电波比正常老鼠传播得更快，而且与人类大脑组织更相似。接下来，他们发现测量神经细胞在大脑中停留时间的过程受到短暂电刺激的影响。此外，科学家还发现，植入人类细胞的小鼠在生长过程中表现出更好的学习能力。

基于这些发现，研究小组用一系列旨在测试记忆和学习能力的行为任务来评估老鼠。他们发现，植入人类细胞的老鼠比未植入人类神经胶质细胞的老鼠学习速度更快，完成各种任务的速度也快得多。戈尔曼说:“我们的研究结果表明，这些小鼠现有神经网络的可塑性和学习能力已经得到了显著提高，从本质上改变了它们的功能能力。这意味着人类神经胶质细胞在智力和认知过程中发挥着特殊的作用。尽管科学家认为它可能存在一段时间，但我们的研究为它提供了最早的证据。”这些研究人员指出，他们的发现为医学界理解和治疗神经疾病提供了新的工具。该研究论文发表在《细胞干细胞》杂志上。阅读更多关于外国媒体的报道