研究揭示大腦彈性的決定機制

神經(jīng)元的發(fā)育關(guān)鍵時期存在于生命中的有限階段，在此期間神經(jīng)連接的可塑性達到**，大腦的發(fā)育開始慢慢適應(yīng)環(huán)境。比薩高等師范學校和耶拿萊布尼茲老齡研究所（FLI）的研究人員發(fā)現(xiàn)，在這些依賴于學習的可塑性階段中，小microRNA（miR-29）的作用。研究發(fā)現(xiàn)，幼鼠中miR-29濃度過早升高會阻止皮質(zhì)可塑性，而成年動物中miR-29的阻斷會誘導年輕階段的經(jīng)典可塑性。上述結(jié)果表明表明miR-29是年齡依賴性的發(fā)育可塑性調(diào)節(jié)劑。

“在敏感的發(fā)育階段，視覺皮層中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在**程度上適應(yīng)了視覺刺激。這使我們能夠確定大腦可塑性的重要調(diào)節(jié)劑，”這項研究在EMBO Reports雜志上發(fā)表，SNS的Alessandro Cellerino教授說。耶拿FLI的小組負責人以及佛羅倫薩大學和比薩NRC神經(jīng)科學研究所的Tommaso Pizzorusso教授是該研究的作者。

Cellerino教授解釋說：“視覺皮層回路是視覺系統(tǒng)的一部分，能夠?qū)崿F(xiàn)視覺，在早期生命中就表現(xiàn)出很強的可塑性，后來通過分子制動來穩(wěn)定，從而限制了關(guān)鍵時期后鏈路的過度適應(yīng)?！比欢?，在從發(fā)育到成年的過渡過程中，協(xié)調(diào)這些因子表達的潛在機制仍然未知。

為了確定調(diào)節(jié)視覺皮層產(chǎn)后發(fā)育的因素，研究小組分析了小鼠視覺皮層發(fā)育中的miRNA / RNA數(shù)據(jù)集。他們在不同的時間點進行了比較：P10，即出生后第10天以及緊接睜眼和敏感期發(fā)作之前的第10天，以及當小鼠皮質(zhì)達到功能成熟時的P28。

他們的結(jié)果表明，microRNA家族miR-29是視皮層發(fā)育可塑性的年齡依賴性調(diào)節(jié)劑。 FLI / SNS的Cellerino教授解釋說：“ miR-29a增加30倍，是敏感期中表達最高的miRNA?！痹隰~類，小鼠和人類中，miR-29家族的調(diào)控非常保守。此外，miR-29調(diào)節(jié)的靶標中有一半以上隨著年齡而下調(diào)，包括腦可塑性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。這表明miR-29a是下游發(fā)育過程的重要調(diào)節(jié)劑。

進一步的分析表明，年輕小鼠中miR-29a濃度的過早升高會阻止優(yōu)勢可塑性，并導致早期出現(xiàn)神經(jīng)周圍網(wǎng)（PPNs）。 PPN是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的專門結(jié)構(gòu)，負責成人大腦中的突觸穩(wěn)定作用。在發(fā)育中的大腦和成年大腦中，它們在破壞可塑性和維持神經(jīng)細胞之間現(xiàn)有的連接方面都起著至關(guān)重要的作用。

此外，研究人員能夠證明在成年動物中阻斷miR-29a可以逆轉(zhuǎn)miR-29a靶標的發(fā)育下調(diào)，并誘導一種眼部可塑性，在敏感階段具有典型的可塑性生理和分子特征。

總而言之，研究表明，miR-29a是可塑性斷裂的重要調(diào)節(jié)劑，可促進年齡相關(guān)的視覺皮層連接的穩(wěn)定。 miR29a是成熟神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重塑劑的觀察結(jié)果為miR-29a和其他miR-29家庭成員在衰老和腦損傷再生過程中促進腦可塑性打開了新的和有希望的治療前景。