通过对小鼠进行研究，近日约翰霍普金斯大学的研究者揭示了，大脑中的干细胞可以如何对学习能力、记忆力和情绪进行调节来决定这些大脑中的剩余干细胞是否继续休眠还是产生新的脑细胞来作为补充。大脑干细胞可以在神经元之间“监听”其化学信息来发现什么对神经系统施压以及这些干细胞该如何行动。
相关研究成果刊登在了7月29日的国际杂志Nature上。干细胞检测到的这种间接的谈话包括神经元突触泄露所引发的神经递质输出的化学信号，大脑细胞末端的结构可以促进信号交流，这些神经递质可以从一个神经元那里释放然后被另一个神经元所检测到，最终引发神经元的电荷改变。
为了研究哪种神经递质大脑干细胞可以进行检测，研究者使用小鼠的大脑进行研究，将电极吸附至干细胞上，测定其在添加神经递质后的电荷改变。当研究者添加神经递质GABA后，干细胞的电荷发生了改变，因此这就表明，干细胞可以检测到GABA（γ-氨基酪酸）的信息，GABA是一种信号抑制产物。
为了发现那种信息GABA可以损伤大脑干细胞，研究者使用遗传的方法来从大脑干细胞中移除了GABA受体基因。对缺失GABA受体基因的大脑干细胞进行显微观察5天以上，研究者发现细胞可以重复折叠自身，或者产生神经胶质细胞，来供给大脑中的神经元细胞。下一步，研究者用地西泮（抗精神失常药，可以像GABA一样来激活其受体）来处理小鼠，研究者检测了第二天和第七天小鼠的地西泮使用情况，并且统计了未处理小鼠和处理小鼠大脑的神经干细胞的数量。他们发现，处理过的小鼠相比未处理的小鼠大脑中存在许多休眠的干细胞。
最终，研究者为了观察是否这种干细胞控制机制可以和其经历的过程有关，研究者通过孤立孤立小鼠来制造压力，同样在缺少GABA受体的小鼠中也进行相似操作。一周后，正常小鼠的干细胞数量上升了，然而缺少GABA的小鼠却没有表现出上升的趋势。
GABA的通讯可以清晰地传递关于大脑和外面世界间的交流信息，这样就保证了大脑干细胞的定期储备。因此如果我们不需要干细胞，我们就不会将其用光。（生物谷Bioon.com）
编译自：Brain's Stem Cells 'Eavesdrop' to Find out When to Act
doi:10.1038/nature11306
PMC:
PMID:
Neuronal circuitry mechanism regulating adult quiescent neural stem-cell fate decision
Juan Song Chun Zhong Michael A. Bonaguidi Gerald J. Sun Derek Hsu Yan Gu Konstantinos Meletis Z. Josh Huang Shaoyu Ge Grigori Enikolopov Karl Deisseroth Bernhard Luscher Kimberly M. Christian Guo-li Ming Hongjun Song
Adult neurogenesis arises from neural stem cells within specialized niches1, 2, 3. Neuronal activity and experience, presumably acting on this local niche, regulate multiple stages of adult neurogenesis, from neural progenitor proliferation to new neuron maturation, synaptic integration and survival1, 3. It is unknown whether local neuronal circuitry has a direct impact on adult neural stem cells. Here we show that, in the adult mouse hippocampus, nestin-expressing radial glia-like quiescent neural stem cells4, 5, 6, 7, 8, 9 (RGLs) respond tonically to the neurotransmitter γ-aminobutyric acid (GABA) by means of γ2-subunit-containing GABAA receptors. Clonal analysis9 of individual RGLs revealed a rapid exit from quiescence and enhanced symmetrical self-renewal after conditional deletion of γ2. RGLs are in close proximity to terminals expressing 67-kDa glutamic acid decarboxylase (GAD67) of parvalbumin-expressing (PV+) interneurons and respond tonically to GABA released from these neurons. Functionally, optogenetic control of the activity of dentate PV+ interneurons, but not that of somatostatin-expressing or vasoactive intestinal polypeptide (VIP)-expressing interneurons, can dictate the RGL choice between quiescence and activation. Furthermore, PV+ interneuron activation restores RGL quiescence after social isolation, an experience that induces RGL activation and symmetrical division8. Our study identifies a niche cell–signal–receptor trio and a local circuitry mechanism that control the activation and self-renewal mode of quiescent adult neural stem cells in response to neuronal activity and experience.
