“导航器”神经元在嗅觉中起着至关重要的作用

该图像显示了标记有腺病毒的个体嗅觉感觉轴突(细纤维)，所述腺病毒穿过嗅球并终止于其目标肾小球。大脑中的细胞核染成蓝色。

Stowers医学研究所的研究人员已经确定了“导航器”神经元，它们是在负责嗅觉的系统中建立连接的关键。这项新研究建立在Stowers Investigator博士实验室的一项突破性2014年报告的基础上，该研究显示了使用小鼠作为模型系统的嗅觉接线的关键时期。

嗅觉系统依赖于复杂的神经连接网来检测气味。鼻子中的嗅觉感觉神经元通过其轴突将信息传递到大脑的嗅球以进行进一步处理。具有相同受体的神经元伸出或投射其轴突，并连接到大脑中的同一部位，称为肾小球。这种融合形成了嗅觉图，它作为我们遇到的气味的一种代码簿。地图布线中的毛刺会影响气味的感知方式。

以前，研究人员认为，由于嗅觉神经元在动物的整个生命过程中会再生并自我更新，因此它们能够重新建立正确的连接。于和他的团队发现事实并非如此。他们使用了许多转基因小鼠品系来证明出生后第一周是解决问题的关键时间窗口。如果在此期间未纠正错误定位，则单元格仍会重新生成，但许多单元会被锁定在错误的轨道上。

在他们于2018年10月25日在线发表的关于Neuron的后续报告中，研究人员详细介绍了一组嗅觉感觉神经元或导航神经元的意外发现，这些神经元在建立嗅觉图和纠正错误连接方面起着至关重要的作用。

“结果表明，神经连接图是在生命早期由一组仅在关键时期存在的神经元设定的。成人阶段产生的神经元没有这种能力，”第一作者Yunming Wu博士说。 。在进行研究时，吴是开放大学的博士后研究员。

导航神经元的发现是Yu实验室进行的五年研究的结果，旨在区分早期出生的神经元和后来出生的神经元。由于导航神经元看起来相同并且功能与后来出生的神经元相同，因此需要采用各种创造性方法来最终确定它们。

研究人员使用各种方法和技术来识别神经元。时间跟踪是实验室开发的一种方法，它允许他们在整个生命过程中使用遗传标记追踪神经元的寿命。他们构建了一种腺病毒，将基因携带到神经元中，因此可以清楚地标记从神经元发出的单个轴突。通过结合病毒标记和CLARITY(一种使小鼠脑组织样本透明的技术)，他们获得了轴突投射到嗅球的整个轨迹。他们还使用单细胞转录组分析来表征细胞的分子身份和发育过程中基因表达的变化。这些方法一起使用，证明导航神经元与其他嗅觉感觉神经元不同。

研究人员发现，神经元经历了一个旺盛的轴突生长阶段，并且具有缩短的寿命，以及不同的分子特征。通过延长导航神经元的寿命，他们延长了旺盛的生长期并阻止轴突收敛。他们还发现，虽然所有嗅觉感觉神经都能够再生，但只有导航员才有能力建立会聚地图。导航神经元在早期发育期间投射时也具有非常不同的轨迹 - 漫游而不是直接进入肾小球。这种行为可能有助于他们纠正不正确的连接，因为他们能够通过对更大的区域进行采样来找到新的连接。

了解更多关于驱动导航神经元的机制，以及它们在建立嗅觉图布线中的作用，可以为其他类型的神经系统(如脊髓损伤中涉及的神经系统)中的嗅觉神经元和神经元的再生和修复带来希望。找出如何制造失去再生和正确连接能力的后来出生的神经元就像导航神经元一样可能是关键。

“我们知道，当出现创伤相关的嗅觉障碍时，由于从感觉神经元到嗅球的连接断开，嗅觉就会消失。当轴突被切断时，即使它们再生，如果它们不能重新形成连接正确地说，你仍然会失去嗅觉或改变对嗅觉的感知，“Yu说。“如果我们能够理解这个过程涉及早期发育 - 如果我们能够重新开启关键时期 - 我们可以让再生轴突在它们向后投射时找到正确的目标。这项研究是迈向这一目标的一步。”

除了Yu和Wu之外，Stowers Institute的其他研究贡献者包括Limei Ma，Ph.D.，Kyle Duyck，Carter Long，Andrea Moran，Hayley Scheerer，Jillian Blanck，Allison Peak和Andrew Box。这项研究得到了Stowers科学支持团队的帮助，包括计算生物学，细胞计数，实验动物服务，显微镜和分子生物学。

该研究由Stowers医学研究所和美国国立卫生研究院的国家耳聋和其他交流障碍研究所资助(奖项R01DC016696)。内容完全由作者负责，并不一定代表国立卫生研究院的官方观点。

放置调查结果摘要

一组新发现的“导航神经元”可能是理解我们嗅觉背后的神经回路的关键。该研究以Stowers Investigator博士实验室的一项突破性2014年报告为基础，该研究显示嗅觉布线的关键时期。布线中的毛刺会影响气味的感知方式。Yu和他的同事发现，在老鼠身上，有一个简短的窗口可以解决问题 - 大约在小鼠出生后一周。

在他们于2018年10月25日在线发表的关于Neuron的后续报告中，研究人员详细介绍了一组嗅觉感觉神经元或“导航”神经元的惊人发现，它们在建立嗅觉图中起着至关重要的作用，我们遇到的气味的代码簿。导航神经元还可以纠正可能损害嗅觉的错误接线。由于导航神经元外观相同且功能与其他神经元相同，因此Stowers研究人员创造性地采用了各种方法和技术，其中一些是他们自己开发的，以便最终确定它们。更多地了解导航神经元可以为其他类型的神经系统(如脊髓损伤中涉及的神经系统)中的嗅觉神经元和神经元的再生和修复提供希望。

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