科学家们知道，早期生活条件对健康大脑的发育起着重要作用。不同的生物体在发育的最初几周有不同的需求必须得到满足，但所有大脑在这段时间内都会根据环境进行自我布线。例如，人类作为超社会生物，除了营养和环境必需品外，还需要身体接触和交流。
但是，如果这些条件偏离了健康发育所需的生理条件，某些神经病理学可能会在以后生活中显现。在一项新的研究中，神经科学家调查了新生小鼠的大脑发育，发现两种脑细胞之间存在意想不到的关系，这些细胞此前已被证实与癫痫、精神分裂症和自闭症等成人精神疾病相关。
枝形吊灯细胞分支
枝形吊灯细胞位于皮层：大脑最外层区域，参与一系列高级、有意识的认知功能，如记忆、语言和推理。这些细胞因其形似蔓延的枝形吊灯而得名，它们通过庞大的轴突分支网络与邻近细胞进行交流。
“轴突分支是为了同时向几个不同的目标发送信息，”德国 Neuway Pharma 的 André Steinecke（新研究的主要作者）说。“例如，如果你听到身后有狮子的声音，让你的运动系统做好准备逃跑是个好主意；但同时也要让你的视觉系统检查狮子到底在哪里，以免跑错方向。”
枝形吊灯细胞可以通过暂停兴奋性细胞来调节大脑中的活动波，兴奋性细胞负责在大脑中传递信号。或者，它们可以允许这些信号通过。这表明枝形吊灯细胞及其分支程度在各种信号如何整合到大脑整体网络中起着核心作用。
Steinecke 解释说：“这些结构的延伸为其他神经元在其上建立突触（用于信号传输）提供了物理空间，并提供了以非常有效和同步的方式在其他神经元上建立突触的机会。”
另一种细胞掌控大局
为了观察新生小鼠的枝形吊灯细胞轴突如何发育，施泰内克及其同事使用染料标记并检测分化为枝形吊灯细胞的细胞，并在小鼠出生后不久将转基因细胞移植到它们体内。这使得研究人员能够观察大脑发育的发生过程，并操纵条件以更好地了解影响大脑发育的机制。
他们发现，轴突的萌发是由第二种细胞——胆碱能神经元启动的。这些神经元位于大脑深处的一个调节系统，该系统监测环境和身体的内部状态。只有当调节性胆碱能神经元释放一种称为乙酰胆碱的神经递质后，枝形吊灯细胞的轴突才开始分支。
这项研究首次发现在大脑发育早期，这两种细胞之间存在沟通。Steinecke 说，研究小组惊讶地发现，胆碱能神经元对遥远的皮层细胞发育有如此强大和具体的影响，而不是对距离较近的神经元。“调节性神经元可能以更全面的方式反映动物当前的状况，”他补充道。
精神后果
那么，什么可能影响神经元释放乙酰胆碱呢？虽然早期生活条件对神经回路的发展很重要，但施泰内克认为，只有极端的经历才会将这些系统推向病理状态，从而可能发展出癫痫和精神分裂症等神经系统疾病。
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他说：“我们知道极端情况会影响这些神经元，例如与母亲完全隔离。”在更正常的范围内改变这些环境，例如父母可能不太亲热或过于专横，可能不会导致病理；这些发育上的细微差别很可能导致后期生活中的性格差异，而不是临床疾病。
另一个重要问题是，鉴于这项研究是在小鼠身上进行的，我们将其发现应用于人类的理由有多充分？影响胆碱能细胞和枝形吊灯细胞之间调节关系的环境条件在小鼠和人类之间可能略有不同，因为这两个物种有不同的生理需求。然而，我们知道人类大脑由相同的细胞类型组成——施泰内克指出，发育的相对进程也具有可比性（尽管小鼠发育速度快得多）。
他说：“枝形吊灯细胞的轴突在小鼠和人类青春期开始时都会分支。”研究人员的下一步是更好地掌握可能影响这种分支的各种条件。
