诱饵药物允许成人小鼠的大脑形成新的突触

斯坦福的Bio-X计划的研究人员正在调查鼠标视觉系统中涉及的神经元的生长。

Stanford Bio-X科学家的新研究表明，成人小鼠的大脑能够通过禁用单个蛋白质的功能，形成新的突触。该研究有可能帮助成年人从中风中恢复以及盲目的形式或防止在阿尔茨海默病中失去联系。

在大脑发展的关键时期，当神经元可以伸出并形成新的连接时，窗户打开。例如，语言窗口是对孩子们学习多种语言的时间，并像本机一样说出它们。然后它主要是关闭，让成年人摸索着言语，无法滚动他们的'r's。

这个问题一直是控制那个窗口的控制，而且，更多的是，可以做些什么来支撑它在生活中稍后打开。知道这可以做得不仅仅是帮助老年人带着旅行虫。它可以让大脑从中风中恢复，某种形式的失明，阿尔茨海默病和其他由于大脑中联系的丧失而导致的其他条件以及无法形成许多新的条件。

现在，斯坦福大学的一个科学家团队发现，禁用单个蛋白质的功能，只需一周就允许成人小鼠的大脑形成新的连接，称为突触。

“对我来说，这是惊人的，因为这说的是，可以在斯坦福Bio-X的David Starr Jordan总监Carla Shatz说，这是可以诱导成人大脑中的新突触。”支持跨学科生物医学研究。Shatz是一名研究论文的高级作者，描述了这项工作，10月15日在科学翻译医学中发表。

推动打开窗户

在以前的工作中，Shatz和她的团队发现了一种叫做PiRB的蛋白质，似乎可以控制突触形成窗口打开或关闭。该蛋白质坐在小鼠中神经元和免疫细胞的表面，并且在没有其他信号的情况下，没有任何作用。在这种情况下，神经元能够形成新的连接。

但在窗户应该关闭的时候 - 这是说过的大部分成年 - 其他蛋白质锁定到PIRB上。在这些条件下，PIRB将信号发送到神经元中，告诉它停止制作新的连接，甚至可以删除一些没有必要的连接。它基本上是突触形成的开/关开关，其中蛋白质与PIRB结合关闭突触形成并打开现有连接的修剪。

在以前的工作中，由于缺乏PIRB而制造的成年小鼠有大脑的窗口形成新的突触在整个寿命中的开放。小鼠从中风中恢复得更快，即使是成年人，也可以在视觉系统中创造连接。

这项工作很令人兴奋，但就它是否可以帮助人们留下了一些开放的问题。小鼠被遗传设计为缺乏PIRB - 人们不可能的东西。此外，这些小鼠在整个大脑的发展中缺乏PIRB。目前尚不清楚暂时消除成人大脑中PIRB的药物是否会恢复生命后面形成新突触的能力。

诱饵蛋白

Shatz实验室的研究生David Bochner和纸上的第一个作者，通过用特殊设计的Pirb泛滥，欺骗这种精致的系统，它像诱饵一样。所有的各种蛋白质通常会结合PIRB并导致它关闭新的Synapse地层，以便锁定在此诱饵PiRB上。将PIRB留在神经元表面空置和沉默上，切换突触形成到上位。

该团队以一种盲目的形式测试了这种药物，从无法在成人视觉系统中创造新的联系。已经给予这种诱饵药物的成年小鼠能够形成连接并至少恢复一些视觉。

Shatz和她的团队首先覆盖了小鼠的眼睛，直到窗户关闭了在眼睛和视觉系统之间形成新的连接。然后他们揭开了眼睛，发现，如预期的那样，被覆盖的眼睛无法形成与视觉系统的新连接，小鼠看不到。

然后，他们将诱饵PIRB送入大脑的视觉中心，并且治疗的小鼠恢复了能够进行新的连接，部分地恢复先前闭合的眼睛的视觉。该团队还计算了视觉系统中存在的物理连接数量，并且在接收诱饵PIRB的小鼠中发现更多更多。

在小鼠中研究的球队直接适用于人们失明的形式。出生在白内障的儿童需要修复问题，而大脑的视觉处理区域仍然能够与眼睛形成新的联系。“如果损坏没有足够的修复，那么如果不是不可能恢复愿景，这是非常困难的，”Shatz说。

如果诱饵蛋白的一个版本可以在人们中工作，那么在有限的访问外科的国家中出生的孩子可能会在以后删除他们的白内障，接受药物，并能够看到。同样，窗口可以简要打开，以帮助人们从中风或其他条件中恢复。

“如果在中风后你在康复时，你可以简单地打开可塑性，然后再次关闭它来恢复演讲？”Shatz问道。

对人类的道路

所有这些都提出了为什么我们并非每天服用任何药丸Shatz的问题可能能够开发和保持学习窗口永久开放。“起初我想，”我想立即服用这个药丸，但也许我们想要考虑一下，“Shatz说。

“在这些早期的关键时期，您想要迅速学习，”Shatz说，Shatz也是斯坦福大学医学院的Sapp家族派大教授和生物学教授。“当发生这种情况时，连接正在变化如此之快，它们非常不稳定。这是为什么孩子易患癫痫的一部分。在您想要稳定并避免删除您真正需要的连接的风险之后。“

创造这样的药丸仍然存在障碍。首先，研究人员需要了解更好的PIRB的人类版本，这与鼠标较多的方式不同。此外，该组不得不将PIRB直接注入小鼠脑中，因为这种类型的药物不会越过被称为血液/脑屏障的东西，以防止血液中血液中的血液到达脑。需要发现通过该障碍物和大脑进行任何药物的方法。

“好消息是成年大脑都容纳了一些营造强劲的新连接所需的分子和机制，但通常这些机制主要关闭，”Shatz说。“诱饵PIRB表明它们可以在适当的情况下访问。”

出版物：David N. Bochner等，“阻止PiRB Up-Consemates刺刺和功能突触，以解锁视觉皮质可塑性并促进弱视从弱视恢复”科学翻译医学，2014年10月15日：卷。 6，问题258，p。 258ra140; DOI：10.1126 / scitranslmed.3010157

图像：Maja Djurisic.