발달 신경 생물학 소개

발달 신경생물학은 몇몇 초기 배아 세포가 전체 유기체를 통제하는 복잡하게 조직된 신경계로 변환할 수 있는 방법을 탐구합니다.

이 분야의 과학자들은 세포가 특정 정체성을 취하고, 정의된 영역으로 마이그레이션하고, 기능 시스템을 형성하기 위해 연결하는 방법에 관심이 있습니다. 이 프로세스는 신경계가 어떻게 작동하는지 이해하는 데 중요합니다 뿐만 아니라 비정상적인 발달에 뿌리를 둔 광범위한 신경 질환의 진단 및 치료.

이 비디오는 발달 신경 생물학의 역사에 대한 간략한 투어에 당신을 데려 갈 것이다, 분야의 주요 질문을 요약, 그 질문에 대답하는 데 사용되는 눈에 띄는 방법을 탐구. 마지막으로, 우리는 신경 발달 연구의 몇 가지 실용적인 응용 프로그램을 살펴 해야합니다.

발달 신경생물학의 역사에서 몇 가지 획기적인 연구로 시작하자.

초기 신경 발달 연구는 19 세기로 거슬러 올라갑니다. 1880년대에 빌헬름 그분은 조직 발생 또는 조직의 배아 기원에 대한 연구를 수립했습니다. 그는 축하와 원더라이트와 같은 프로세스를 확장 하는 개발 신경 세포를 보고 첫 번째 사람들 중 하나.

1924년, 배아학자 한스 스페만과 힐데 만골드는 스페만 조직자로서 알려진 세포 클러스터의 기능을 연구했다. 그(것)들은 다른 태아에 주최자의 이식이 이차 신경 조직의 형성을 유도했다는 것을 것을을 발견했습니다.

그 때 1950년대에, 리타 레비-몬탈치니와 스탠리 코헨은 종양 조각을 개발 닭 배아에 이식하는 것이 급속한 뉴런 성장으로 이어졌다는 것을 관찰했습니다. 그(것)들은 종양이 이 성장을 일으키는 원인이 되는 물질을 분비했다는 것을 추측하고, 곧 신경 성장 인자로 단백질을, 또는 NGF, 신경 생존에 필수적이다는 것을 확인했습니다.

또 다른 이식 연구에서, 니콜 르 두아린 메추라기에서 그 병아리 배아의 부분을 대체. 발달을 통해 메추라기 세포를 추적함으로써, 그녀는 신경 문장으로 알려진 세포의 고도로 철새 그룹이 성숙한 말초 신경을 초래한다는 것을 보여주었습니다.

몇 년 후, 파스코 라키치는 중추 신경계의 세포가 발달 중에 고도로 정렬된 구조로 자신을 배열하는 방법을 연구했습니다. Rakic은 방사성 뉴클레오티드로 태아를 개발하는 데 세포를 분할하는 라벨을 부착하여 뇌 세포가 언제 태어났는지, 그리고 최종 목적지가 성숙한 뇌에 있는 곳을 결정할 수 있게 했습니다.

20 세기의 마지막 십년간 도중, 연구의 새로운 시대는 신경계 발달을 지도하는 세포 및 분자 신호에 집중한 나타났습니다.

예를 들어, 90년대 중반에 Tom Jessell은 유전자 발현을 제어하는 데 도움이 되는 특정 전사 인자 또는 단백질이 발달 중인 마우스 척수에서 뉴런의 독특한 특수형 개발에 영향을 미쳤다는 것을 보여주었습니다. 이 일에 따라, 오늘의 연구원은 아직도 신경 발달을 통제하는 새로운 유전자를 확인하고 있습니다.

이제 몇 가지 역사적 하이라이트를 보았으니 현대 발달 신경생물학의 몇 가지 주요 질문을 살펴보겠습니다.

많은 연구자들은 신경계 세포의 패턴화와 운명 사양을 연구합니다. 예를 들면, 그(것)들은 신경 계통의 지원 세포인 신경 세포 또는 glia로 분화하기 위하여 초기 줄기 세포를 지도하는 유전 프로그래밍에 관심이 있습니다. 그(것)들은 또한 세포의 클래스 내 또는 특정 위치에서 더 전문적인 정체성에 영향을 미치는 분비한 신호를 조사할 수 있습니다.

또 다른 주요 초점은 어떻게 개발 뉴런과 신경교는 자신을 구성하고 성숙한 신경계로 조립 할 수 있습니다. 몇몇 연구원은 그들의 기원에서 작동하는 사이트에 그들의 기원에서 마이그레이션하는 세포의 cytoskeletal 역학을 연구합니다. 다른 사람들은 세포 외 환경의 신호가 이주 행동에 어떤 영향을 미치는지에 관심이 있습니다.

발달 신경 과학자는 또한 세포 사이 연결이 어떻게 형성되고 발달의 과정을 통해 정제되는지 평가합니다. 일부 연구는 축 하 유도 수용 체의 기능에 초점을 맞추고, 외부 단서를 감지 하 고 축 축 을 개발 안내 하는 세포 표면 단백질, 또는 neurites, 그들의 대상 세포에. 또 다른 초점은 시 냅 토 발생에 관련 된 물리적 및 화학 적 연결의 연구, 새로운 신호 연결의 형성, 또는 시 냅 스, 세포 사이.

지금, 이러한 신경 발달 질문 중 일부에 대답 하는 데 사용 하는 몇 가지 눈에 띄는 방법을 살펴보겠습니다.

세포 정체성과 신경계 패터닝의 유전적 제어를 연구하기 위해, 배아 발달에 있는 특정 유전자의 발현을 조작하는 것이 도움이 됩니다. 한 가지 인기있는 방법은 외인성 DNA가 설치류 개발의 뇌로 전달되는 자궁 전기 화입니다. 마취된 자궁을 노출시킴으로써 임신한 마우스 DNA는 배아 뇌에 주입될 수 있으며 현재는 DNA를 주변 세포로 강제하기 위해 적용될 수 있다. 실험에 따라, 전기 화 물질 유전자 발현을 촉진 하거나 그것을 방지 하는 데 사용할 수 있습니다., 연구원 두뇌 개발에 개별 단백질의 영향을 검사 하는 허용.

이식 중추 신경계 조직은 일반적으로 개발 하는 동안 세포 마이그레이션을 공부 하는 데 사용 됩니다. 이 기술은 뇌 또는 척수의 작은 조각을 해부하고 시험관에서그들을 배양 포함. 이 접근법에 대한 주요 장점은 조직이 시간 경과 이미징을 통해 세포 움직임을 캡처하기 위해 매우 접근 한다는 것입니다. 추가적으로, 이주에 특정 분자의 효력은 쉽게 문화 매체에 성장 인자 또는 약리학 억제제의 응용을 통해 분야에서 공부될 수 있습니다.

신경 망의 형성에 필수적인 분자를 연구하기 위하여는, 면역 조직화학을 이용할 수 있습니다. 이 기술은 세포와 조직에 있는 특정 단백질의 위치를 표시하기 위하여 항체의 특이성을 이용합니다. 형광 현미경 을 사용하여 단백질 국소화의 시각화는 연구원이 시냅스와 같은 구조물의 형성 그리고 기능에 어떻게 영향을 미치는지에 관하여 가설을 만드는 것을 도울 수 있습니다.

이제 발달 신경 과학을 연구하는 몇 가지 접근 방식에 익숙해졌으니 오늘날 실험실에서 이 연구의 응용 프로그램을 살펴보겠습니다.

신경 발달연구의 주요 목표는 세포 정체성과 형태학이 어떻게 결정되는지 파악하는 것입니다. 신경 발달의 유전 통제를 공부하기 위하여는, 이 연구원은 전기기화를 통해 발전하는 병아리 신경계로 유전자 녹다운 구조물을 전달했습니다. 신경관 내의 전기 포이런은 또한 염료 주입에 의해 표지되었다, 축축형태는 대조군과 유전적으로 변경된 세포 사이에서 비교될 수 있었다.

뉴런이 연결을 설정하는 방법을 연구하기 위해, 이 연구원은 젊은 쥐 새끼에서 추출 한 뉴런을 배양. 배양에서 며칠 후, 세포는 시냅스 단백질에 특정한 항체로 고정되고 염색되어 유전자 과발현, 또는 변형된 성장 배지의 배양과 같은 다중 실험 조건 하에서 시냅스 형성을 정량화할 수 있게 하였다.

신경 발달을 주도하는 프로그램의 그들의 지식을 사용하여, 오늘의 연구원은 지금 시험관에 있는특정 분화 통로아래로 줄기 세포 같이 초기 배아 세포를 강제할 수 있습니다. 이 연구원은 줄기 세포 정체성을 유지하고 신경 마커의 향상된 발현을 유지하는 전사 요인의 감소 된 발현 귀착되는 비타민 A 유도체, 망막산으로 인간 줄기 세포를 치료했습니다. 이 기술은 신경 질환 뒤에 기계장치를 조사하기 위한 인간 적인 뉴런의 귀중한 근원을 연구원에게 제공합니다.

당신은 방금 개발 신경 과학에 JoVE의 소개를 보았다. 이 비디오는 역사적 하이라이트, 발달 신경 과학자가 묻는 주요 질문 및 사용하는 기술 중 일부를 검토했습니다.

시청해 주셔서 감사합니다!