挪威科技大學(xué)Kavli系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)研究所的Yaksi小組的研究人員通過觀察斑馬魚的大腦，研究大腦的解剖學(xué)和功能。

沿腦室生長的細(xì)胞配有微小的毛發(fā)狀突起，這種毛發(fā)狀突起被稱為纖毛。目前對纖毛的了解甚少，但我們知道它們?nèi)绻Ｖ构ぷ鲗l(fā)生什么。

有纖毛缺陷的人可能會出現(xiàn)腦積水和脊柱側(cè)凸等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

來自挪威科技大學(xué)Kavli系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)研究所的Yaski小組的新研究表明，纖毛是大腦正常發(fā)育所必須的。

人腦有四個充滿液體的腔，稱為腦室，所有的腔都是相互連通的。腦室內(nèi)生產(chǎn)并充滿了腦脊液，腦脊液是持續(xù)運(yùn)動的，但具體運(yùn)動因我們正在做的事情而有所不同。

“有幾種理論存在，但多年來，這種流體循環(huán)被認(rèn)為是為大腦提供營養(yǎng)，同時也移除了廢物，”NTNU的Kavli研究所的高級研究員Nathalie Jurisch-Yaksi說。

“腦脊液的流動有助于在整個大腦中傳遞分子信號，”Kavli研究所的教授Emre Yaksi說。由于道德和實際原因，不可能對人類進(jìn)行這種研究。因此，研究小組選擇對斑馬魚幼魚進(jìn)行研究。

斑馬魚幼魚是這類研究的理想選擇。它們就像人類一樣是脊椎動物，可以告訴我們?nèi)祟惔竽X是如何發(fā)育和工作的。實際上，斑馬魚在幼年階段是透明的。這意味著研究人員無需進(jìn)行任何干預(yù)，就可以非常詳細(xì)地研究斑馬魚的大腦發(fā)育過程和功能，并且不會造成任何疼痛。

“我們甚至可以調(diào)查每個細(xì)胞和每根纖毛，”研究人員Christa Ringers說。

Yaksi研究小組的研究人員發(fā)現(xiàn)，具有纖毛的細(xì)胞群被分布在腦室的不同區(qū)域，它們共同組成一個穩(wěn)定的液體而定向流動。

心跳脈動和身體運(yùn)動也會影響腦脊液的循環(huán)，但纖毛的運(yùn)動似乎在保障單個腦室內(nèi)穩(wěn)定的液體流動。這種流動是局部的，因此它主要局限于每個腦室。但與此同時，似乎需要分隔流動以保持不同腦室之間的管道開放暢通。

“如果我們停止纖毛的運(yùn)動，連接腦室的導(dǎo)管會關(guān)閉，”Jurisch-Yaksi說。每個腦室中的流體流動和不同腦室之間的流體交換取決于我們是靜止?fàn)顟B(tài)還是移動狀態(tài)。

“只要魚處于靜止?fàn)顟B(tài)，我們發(fā)現(xiàn)腦室之間的液體交換極少，即使心臟跳動導(dǎo)致它們之間有一些流動，”研究人員Emilie Willoch Olstad說。

但是當(dāng)我們移動時，這一切都會發(fā)生改變。運(yùn)動導(dǎo)致不同腦室之間很大程度的流體交換。纖毛主要有兩種，運(yùn)動或者非運(yùn)動，也稱為初級纖毛。Yaksi小組檢查了運(yùn)動纖毛。

與人體內(nèi)大多數(shù)其他導(dǎo)致液體轉(zhuǎn)移的纖毛不同——例如保護(hù)肺部的刷狀呼吸道纖毛，Kavli的研究人員發(fā)現(xiàn)，發(fā)育中的斑馬魚腦室周圍的纖毛具有螺旋槳狀的運(yùn)動形式，很像精子的尾巴。

與此同時纖毛還可以間接幫助大腦保持年輕和健康。新的神經(jīng)細(xì)胞生長在充滿液體的腦室壁附近。從這里，它們遷移到大腦的不同區(qū)域。

這些新生細(xì)胞的分化被認(rèn)為受到營養(yǎng)物和分子信號的影響，這些信號通過腦室壁附近的腦脊液流動從而被傳遞。

在斑馬魚中，新神經(jīng)元的誕生，也稱為神經(jīng)發(fā)生，不僅發(fā)生在發(fā)育中的大腦中，也發(fā)生在成年魚類中。最近的研究表明，這種情況也發(fā)生在人類身上。

研究流體的動態(tài)運(yùn)動非常復(fù)雜，需要采用多學(xué)科方法。數(shù)學(xué)家、工程師和物理學(xué)家都可以幫助了解纖毛運(yùn)動如何發(fā)生并產(chǎn)生流動。

Kavli研究所的Yaksi小組渴望與工程師們合作，因為工程師可以幫助開發(fā)更好的分析工具和計算機(jī)模型來研究大腦中的液體循環(huán)。他們正在積極尋找具有相應(yīng)技能的人員和合作者。他們的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束。下一步是通過操縱纖毛來觀察是否有可能影響斑馬魚的大腦功能。

例如，當(dāng)纖毛介導(dǎo)的流動受到干擾時，神經(jīng)活動，甚至?xí)円构?jié)律將如何變化?斑馬魚白天通常比夜晚活躍得多。改變腦脊液流動會改變魚類在一天中不同時間對環(huán)境的感知和反應(yīng)方式嗎?這些將是研究人員計劃解決的下一個問題。

關(guān)鍵詞： 人體 毛發(fā) 身體