神經元如何排列組成大腦?科學家發現隱形指令

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【大紀元2020年03月21日訊】(大紀元記者李少維編譯)斯坦福科學家通過顯微鏡觀察和數學建模,發現了神經元組合成大腦神經網絡所遵循的隱形指令,這項技術有助於生物工程師引導幹細胞培育身體器官。

生命中處處有各自特定的形態:鳥的羽毛長短各異,玫瑰的花瓣裡短外長。科學家發現大腦的生長也一樣,也要遵循某種形態指令長成特定的形象。

這份新研究的研究人員想搞明白,究竟是什麼看不見的生長信號,指引著特定種類的神經元聚集在正確的位置,長成大腦組織?

研究人員選擇了長約1毫米的扁蟲的大腦進行研究。這種蟲斷頭後還能再長出一個新頭。他們先用熒光素為扁蟲身上不同的神經元做好標記。之後在顯微鏡下觀察整個大腦的生長過程,希望找到指引神經元生長的數學規律。

他們發現,每個神經元周圍約有十幾個類似的神經元,但是它們之間穿插著其他種類的神經元。這種排列方式意味著同類的神經元不會緊挨在一起,讓其他種類的神經元穿插其間合作完成特定的任務。

研究人員發現,扁蟲的整個大腦各處都重複著這種排列方式,最終形成完整的神經網絡。

研究組認為,身體其他地方也有類似的規律指引細胞的生長。將來用這種方式可以研究人腦的神經元排列方式,在生物工程製造器官組織領域將有實際應用。

研究人員解釋說,基本概念聽上去很簡單:器官組織工程師希望利用幹細胞培育出具有不同功能的細胞長出肝臟、腎臟或者是心臟。可是科學家還需要知道,這些不同的細胞要按照何種方式排列,才能組合成跳動的心臟。這份研究就是在尋找這種看不見的排列方式上邁出的一步。

這份研究3月9日發表在《自然-物理學》(Nature Physics)期刊上。◇

責任編輯:朱涵儒

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