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加國大學解碼神經元信號

你知道嗎,你的身體係由一千億個神經細胞所組成,這些神經細胞就像小型的電腦,接收、處理並傳遞重要訊息,這些神經系統的基礎稱為神經元,有了它們,大腦才可以將視網膜提供的資訊轉換成影像、你的心情才可以隨著你所處的狀況而調整。
  蒙特婁臨床研究所(Montreal Clinical Research Institute, IRCM)研究員暨蒙特婁大學醫學院教授高橋秀人(Hideto Takahashi)像是一名電腦專家,但專精於研究神經元。藉由研究這些「生物處理器」(biological processors)傳遞的訊號,高橋秀人及他的研究小組辨識出一種可能與某些神經性精神障礙疾病,如精神分裂症,有關的基因。此一發現最近刊載於「自然通訊」(Nature Communications)期刊。

神經元和模因(memes)表現相同
  神經元形狀細長,長度從一毫米至一公尺多不等,它們是真正的話匣子,不停地彼此對話。高橋秀人對這些能彼此對話的細胞末梢特別感興趣,這些被稱之為神經鍵的交界點,允許含有訊息的化學訊號在神經元之間傳遞,就像一個想法會在你朋友的臉書間瘋傳一樣。
  神經鍵能夠強化下一個神經元訊號的傳遞(激發),也可以減低或甚至刪除它(抑制),這兩種狀況似乎彼此牴觸,但依據狀況不同,兩者皆是不可或缺的。高橋秀人(IRCM神經鍵發展暨可塑性研究小組(Synapse Development and Plasticity Research Unit)主任)表示:「激發及抑制神經鍵兩者間的平衡對人體是必要的,它們保證訊息適時適地傳達。」 當微妙的信號平衡遭到干擾,大腦功能可能會受到影響,研究顯示,不正常被激發的神經元可能與神經精神障礙有關連。科學家們正在我們的基因中找尋影響這些不同形式訊號的因素, 目前已辨識出70%至80%屬「激發性」的基因,其餘則是同時激發又抑製神經鍵受體。雖然在人類大腦中,有很多不同型態的抑制性神經鍵,但絕對抑制性的基因直到最近仍很罕見。此一發現誘發了高橋博士的研究興趣。

一個選擇性基因
  當檢視老鼠體內具有此一特性的基因時,蒙特婁臨床研究所研究小組辨識出第二種有別於其他種類的抑制性基因:IgSF21。研究小組指出,IgSF21結合了neurexin2α (位於神經鍵表面的一種蛋白質) ,這使一種抑制性神經傳遞素(GABA)得以四處流動。高橋秀人表示:「我們對於這些發現感到非常驚訝,神經鍵蛋白以6種不同的形式出現,而neurexin2α只是其中之一,一般而言,基因可以同時與數種神經鍵蛋白互動,此特性顯示IgSF21是一種高度選擇性的基因,也同時解釋了它絕對抑制性的行為。」高橋秀人和他的研究小組也發現,IgSF21對實驗鼠發展出抑制性神經鍵至關重要。高橋秀人解釋:「我們發現,體內沒有IgSF21基因的老鼠,其行為表現會如精神分裂症之類,與低抑制性基因有關的神經精神障礙行為相似。這很有道理,因為缺少IgSF21,neurexin2α 便無法抑制訊號,這印證了先前已證實神經鍵蛋白突變與精神分裂症之間關連的研究。」
  高橋秀人博士下一步將試圖尋找人體內是否也存有IgSF21及neurexin2α這樣的基因,然後決定這兩種基因會否在罹患神經精神障礙的人體中,發生突變,從而阻礙了它們抑制神經元的功能。科學家們並將嘗試尋找重新規範IgSF21及neurexin2α互動的方法,以致神經鍵之間的平衡。這會是極其複雜的神經研究領域中,另一個待解謎團。

有關此一研究
  此一研究為蒙特婁臨床研究所內的神經鍵發育和可塑性研究組(IRCM Synapse Development and Plasticity Research Unit)所完成。參與人員有田邊裕子(Yuko Tanabe)、內藤裕介(Yusuke Naito)、Cristina Vasuta、Alfred Kihoon Lee、Youssouf Soumounou及高橋秀人,華盛頓大學(Washington University)醫學院的Michael W. Linhoff亦參與其中。此一研究由加拿大衛生研究院(Canadian Institutes of Health Research)、魁北克衛生研究基金(Fonds de recherche du Québec – Santé)、加拿大蘇格蘭禮拜慈善基金會(Scottish Rite Charitable Foundation of Canada)、飯塚武獎學金基金會(Iizuka Takeshi Scholarship Foundation)、加拿大愛茲海默症協會(Alzheimer Society of Canada)及蒙特婁臨床研究所基金(IRCM Foundation)等機構贊助。

http://nouvelles.umontreal.ca/en/article/2017/12/06/hideto-takahashi-decodes-neuron-signals/

更新日期 : 2018/03/28