Atoh1对桥核神经元多样性的建立至关重要

　　最近，贝勒医学院和德克萨斯儿童医院的研究人员在《科学进展》杂志上发表了一项研究，他们在脑干的脑桥区域发现了六种不同的神经谱系，并揭示了它们对脑桥神经元发育至关重要的基因Atoh1部分缺失的不同脆弱性。

　　

最近，贝勒医学院和德克萨斯儿童医院的研究人员在《科学进展》杂志上发表了一项研究，他们在脑干的脑桥区域发现了六种不同的神经谱系，并揭示了它们对脑桥神经元发育至关重要的基因Atoh1部分缺失的不同脆弱性。

“我们每天都要从事大量的运动任务，这些任务需要大脑不同区域之间复杂的协调，”佐格比实验室的研究生、该研究的第一作者吴思荣(Sih-Rong Wu)说。“根据任务的不同，无论是像采花这样温和的事情，还是像用力打棒球这样艰难的事情，我们的大脑首先需要确定需要多大的力量，然后正确地执行它。”我们进行各种复杂运动的能力是通过大脑皮层和小脑这两个大脑区域之间的精细协调而成为可能的，这是由脑干中关键的脑桥核神经元群精心策划的，它们快速而精确地传递和协调信息。”

Atoh1指导脑桥核神经元形成、迁移和成熟的每一步

在哺乳动物中，发育中的后脑中的某些前体母细胞主要通过Atoh1的作用分化为脑桥神经元。佐格比实验室发现的这个基因编码一种转录因子，控制许多基因的表达，并调节从呼吸、平衡到听力等多种关键生物功能。然而，它在脑桥神经元中的确切作用一直是个谜，也不清楚一群看似同质的表达atoh1的脑桥核祖细胞是如何指导人类和动物日常进行的各种各样的运动的。

为了探索这个问题，Zoghbi实验室研究了缺乏一个Atoh1拷贝的小鼠，另一个拷贝也被基因改造，导致Atoh1功能的部分丧失。有趣的是，这些小鼠不仅表现出脑桥神经元发育的延迟，而且脑桥神经元簇明显更小，这让人想起在ATOH1突变患者中看到的脑桥核畸形。

为了研究Atoh1在脑桥神经元发育中的作用，Wu和同事分析了Atoh1功能部分丧失的对照组和小鼠后脑发育中单个神经元的基因表达模式。他们发现，Atoh1基因的功能对脑桥神经元形成的每个阶段都至关重要——从指导母细胞的产生，维持它们的生存，到促进它们的迁移，以及分化成各种神经元亚型。

令研究小组惊讶的是，小鼠的脑桥核母细胞在新生儿中分化成六种不同的新亚型。这是一个意想不到的发现，因为以前的解剖和连接研究的桥核只确定了两个亚型。

此外，研究小组发现，Atoh1功能的部分减少只影响到一部分选定的桥核神经元，这表明Atoh1可能在每种亚型中起着不同的作用，这可能解释了它们对其丧失的脆弱性的差异。

“这项研究为探索桥核神经元的巨大功能多样性提供了坚实的基础，”Huda Zoghbi博士说。“我们越了解不同大脑区域中特定类型的神经元和回路是如何工作的，以及它们如何相互交流，我们就越接近解码哺乳动物大脑如何协调和指导复杂运动和认知过程的复杂‘语言’。”解决不同类型的脑细胞如何单独和相互作用的基本难题，是确定安全有效的治疗方法来纠正疾病状态下出现的大脑回路紊乱的关键。”

其他参与这项研究的还有杰西卡·巴茨、马修·考迪尔、让-皮埃尔·雷维里、瑞安·辛萨和马克·达勒姆。他们隶属于贝勒医学院和/或德克萨斯儿童医院的简和丹·邓肯神经学研究所。这项研究得到了霍华德休斯医学研究所和国立卫生研究院的资助。