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科学家发现大脑自行清理垃圾的秘密
时间:2014-11-05 09:25 来源:美国资讯网
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    科学家近日发现大脑内的清理系统,已应用于小白鼠,发现可用于清理脑内垃圾。由于小白鼠的生理结构与人类类似,因此人类身上可能也存在类似系统。
    血脑屏障,是一道保护大脑组织的天然的墙,可保护大脑器官免于直接接触血液,从而使它免于微生物、病毒和其他病原体的侵害。为了使大脑获取营养物质并清理脑内垃圾,大脑会分泌一种叫做脑脊髓液的液体。但这种液体究竟是如何清理脑细胞分泌的黏糊糊的垃圾呢,目前还不得而知。
    20世纪五十到六十年代的实验暗示说,比如食用色素在水中扩散的这种被动方法,有可能就是使脑脊髓液在大脑中扩散的原因。但是这种扩散实在缓慢,难以解释大脑如闪电般的处理速度和完美的清理能力。事实证明,当研究大脑组织时,20世纪五十到六十年代的研究人员下意识地关闭了大脑清理的通道。
    “这种基于压力的清理系统的想法已经有了一段时间了,但如果你在任何地方打开颅骨,就像一个液压泵一样,它会停止。所以他们曾经认为这种清理系统是不存在的。”这项研究的带头人,来自罗切斯特大学医学研究所的神经学家MaikenNedergaard如是说,“泵系统的速度比扩散快上一千倍。我很惊讶,之前居然没有人发现这一点。”
    Nedergaard和她的同事们将这种新发现的管道清理系统戏称为新的淋巴系统,并将神经组织成为神经胶质细胞,可控制脑脊髓液的流动。
    神经胶质细胞通过在周围血管和静脉血管的血液输送扎根,在管道旁边再接管道,从而达到控制脑脊髓液流动的作用。通过外管的微小孔隙,营养丰富的脑脊髓液被吸入,并通过血管运送到神经细胞密集的管道,而其他部位的孔隙则对这些液体做流体泵作用。这个过程不仅能够带走脑内垃圾,同时也能够使细胞得到应得的营养。
    Nedergaard和她的团队使用了一种特殊的双光子显微镜。这种红外光能深入到活脑组织,能在不破坏组织的情况下看清楚。 “这些显微镜的诞生是神经学上的一场新革命,而且在过去的五六年间已经正式转为商用了。”Nedergaard说道。
    研究活老鼠的大脑需要打开它们的头骨。然而不像以往的实验一样,研究人员将每一个孔隙用很小的玻璃板封上,使脑内保持液压,同时也能为显微镜提供一个窗口。研究人员将荧光染料注入到老鼠的大脑内,然后就能够录制脑脊髓液在大脑组织间的流动状况了。 “我们能够亲眼看到它,并能将它录制下来,这对展现整个流动过程都是非常重要的。”Nedergaard说道。
    临床神经学家Bruce Ransom,研究了神经胶质细胞,但并没有参与到这项研究中来。他说这项研究的成功简直让他的“心都开始唱歌了”。 “其实并不难想象脑脊髓液的流动,并能产生足够的力量来建造一个垃圾处理系统,但这毕竟还是纯理论上的。”来自西雅图大学的Ransom说道,“但这支研究队伍,用一种非常聪明的方法发现处理了这个清理系统,展示了它如何工作,如何有效地清理废物。”
    如今这个清理管道已经被发现,团队带头人Nedergaard和她的同事正在探索这一研究的意义所在。其中的一个很大的可能就是它在阿尔茨海默氏症中所起的作用,这在之前被认为是一种被称为β-淀粉样蛋白的蛋白质积累后而使脑细胞被杀死。
    “接下来,我们不能把目光局限在小白鼠身上了。”Nedergaard说道,“我们需要研究一下人类身上是否也存在着这种清理系统。我认为一定存在的。”

 

( 编辑:wangshun)
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