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有读书笔记Human embryonic stem cell-derived neurons adopt and regulate the activity of an established neural network

金佳 添加于 2011-11-25 04:03 | 2832 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Weick JP, Liu Y, Zhang S-C

  •  摘 要

    Whether hESC-derived neurons can fully integrate with and functionally regulate an existing neural network remains unknown. Here, we demonstrate that hESC-derived neurons receive unitary postsynaptic currents both in vitro and in vivo and adopt the rhythmic firing behavior of mouse cortical networks via synaptic integration. Optical stimulation of hESC-derived neurons expressing Channelrhodopsin-2 elicited both inhibitory and excitatory postsynaptic currents and triggered network bursting in mouse neurons. Furthermore, light stimulation of hESC-derived neurons transplanted to the hippocampus of adult mice triggered postsynaptic currents in host pyramidal neurons in acute slice preparations. Thus, hESC-derived neurons can participate in and modulate neural network activity through functional synaptic integration, suggesting they are capable of contributing to neural network information processing both in vitro and in vivo.

  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: Proceedings of the National Academy of Sciences
    • 期刊缩写: Proceedings of the National Academy of Sciences
    • ISBN: 0027-8424

  • 学科领域 信息系统 » 理论信息学

  • 相关链接 DOI URL 

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    人类神经元成功调控活鼠主神经网络
    可为特定的神经疾病提供研究平台
     
    据英国《自然》杂志网站11月22日（北京时间）报道，美国科学家将来自人类胚胎干细胞的 神经元进行遗传修改并移植入活鼠的大脑内，结果发现，这些神经元能向老鼠的神经元发出信号并调控老鼠神经元的活动，最新研究为治疗帕金森氏病等铺平了道 路。相关研究发表在11月21日出版的美国《国家科学院院刊》上。
     
    以前已有研究证明，从干细胞中提取出的人类神经元移植进老鼠大脑后，其能与老鼠大脑中的主 神经元整合在一起并接收主神经元发出的信号。但科学家们一直没有证明这种移植细胞能成功地朝主神经元发出信号并调控主神经元的活动。为此，美国威斯康星大 学麦迪逊分校的詹森·魏克和同事利用光遗传学靶向工具对神经元进行了遗传修改，产生了一个在光照下会打开的离子通道，钠离子和钙离子等阳离子能流过该通道 并激活神经元。借助这一方法，在人神经细胞和老鼠神经细胞组成的混合细胞中，科学家能选择性地激活人的神经细胞。
     
    魏克和同事对人的胚胎干细胞进行了遗传修改以表达这个光激活离子通道，接着，他们在培养皿 中利用胚胎干细胞培育出神经元，随后，再将其和老鼠的神经元一起培养并移植入老鼠大脑名为海马体的区域内，同时对整个培养和移植过程中这些神经元的特征和 行为进行了研究。结果表明，在移植了人神经元的老鼠大脑区域内，用光激活人的神经元会促使老鼠的神经元同步放电。这表明，人的胚胎干细胞产生的神经元植入 老鼠大脑后能成功地给主细胞发送信号并因此调控主神经网络的活动。
     
    美国约翰·霍普金斯大学干细胞项目的负责人宋红军（音译）教授表示，这项技术可提供一个平 台，让科学家们研究诸如哪类主神经元会做出反应等问题。魏克和同事现正在将这些光能激活的神经元移植入罹患各种神经退化性疾病的老鼠大脑中。魏克说：“我 们最终的期望是能为特定的疾病定制神经元。未来，或许会有一束贯通大脑的光纤，能激活移植进大脑的细胞—比如神经元，让其释放出神经传递素多巴胺来治疗帕 金森氏病。”（来源：科技日报 刘霞）
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