作者： Dr Joe Dispenza
日期： 2017-08-23
當我們失去好奇心，陷入相同的思考和感受模式時——無論我們談論的是大腦、身體，甚至是現實——我們傾向於認為我們所知道的就是事實。但隨著人類不斷有新的發現，並意識到我們並非無所不知，我們對理解的建構使我們以不同的方式思考，結果我們改變了我們的科學模型。加州大學聖地牙哥分校和索爾克研究所新近的研究便是如此。
我們早就知道儲存和處理資訊的腦細胞稱為神經元。從顯微鏡的角度來看，它們之間的差異很難區分。但現在，科學家們首次成功描繪了單個神經元中 DNA 分子的化學修飾，這為他們提供了詳細資訊，解釋了為什麼一個腦細胞與其鄰居不同。
利用分子方法和化學標記，科學家們已經能夠識別具有不同功能的成組神經元，並從中將神經元分類為亞型。在此之前，科學家們一直無法確定存在多少種神經元，但這項新發現可能為大腦發育和功能障礙提供根本性的新見解。索爾克團隊利用每個細胞的甲基化組——由附著在其 DNA 上的甲基基團組成的化學標記模式——成功將神經元分類為亞型。
「我們認為，能夠將大腦拆解成單個細胞，對其甲基化組進行測序，並識別許多新的細胞類型及其基因調控元件，這些基因開關使這些神經元彼此區分開來，這確實令人震驚。」索爾克基因組分析實驗室教授兼主任、霍華德休斯醫學研究所研究員約瑟夫·艾克（Joseph Ecker）說。
RNA 是一種存在於所有活細胞中的核酸，其作用是作為信使，攜帶來自 DNA 的指令來控制蛋白質（生命的組成部分）的合成。以前，研究人員使用單個腦細胞內的 RNA 分子來識別它們的區別。然而，這常常證明沒有定論，因為 RNA 水平在暴露於新條件下，甚至在一天中，都會迅速變化。相反，索爾克團隊轉向了通常在成年期保持穩定的細胞甲基化組。
「我們的研究表明，我們可以根據它們的甲基化組清晰地定義神經元類型，」索爾克高級科學家、新論文的共同資深作者瑪格麗塔·貝倫斯（Margarita Behrens）說。「這開啟了理解為什麼兩個神經元——它們位於相同的大腦區域並且看起來相似——卻表現不同的可能性。」
該團隊將研究重點放在額葉皮質（負責專注集中、複雜思維、個性、社會行為和決策等的大腦區域），並在小鼠和人類大腦上展開工作。他們從老鼠額葉皮質中分離出 3,377 個神經元，並從一位已故 25 歲人類的額葉皮質中分離出 2,784 個神經元。
與身體中的其他細胞不同，神經元有兩種類型的甲基化，因此研究人員能夠使用新方法對每個細胞的甲基化組進行測序。他們發現，根據甲基化模式，來自小鼠額葉皮層的神經元可以分為 16 種亞型，而來自人類額葉皮層的神經元則更加多樣化，形成了 21 種亞型。結果顯示，在大腦中提供停止訊號的神經元（抑制性神經元）在小鼠和人類之間顯示出更保守的甲基化模式，相較於興奮性神經元。研究中還發現了獨特的人類神經元亞型，進一步為理解我們與動物的不同之處打開了大門。
「這項研究為腦細胞令人難以置信的多樣性打開了一扇新的窗口，」加州大學聖地牙哥分校認知科學系的研究員埃蘭·穆卡梅爾（Eran Mukamel）說，他是這項研究的共同資深作者。
研究人員的下一步是擴大研究範圍，觀察大腦的其他部分，以及更多的腦部。
「腦細胞有數百種，甚至數千種，它們具有不同的功能和行為，了解所有這些類型對於理解大腦如何運作至關重要，」索爾克研究員、與加州大學聖地牙哥分校研究生克里斯托弗·基恩（Christopher Keown）共同擔任新論文第一作者的羅崇源（Chongyuan Luo）說。「我們的目標是為小鼠和人類大腦創建一個『零件清單』。」
艾克表示，一旦「零件清單」完成，他們還希望開始研究患有腦部疾病的人的神經元甲基化組是否與健康人的不同。「如果只有百分之一的細胞有缺陷，我們應該可以用這種方法看到它，」他說。「直到現在，我們都沒有機會在這麼小比例的細胞中發現任何東西。」
即使在今天，我們以自我為中心的思維方式仍然傾向於認為我們對大腦和身體無所不知，但實際上我們的理解只是一個有限的版本。隨著時間的推移，我們將會獲得更深入的理解。誰知道從今天起100年後，我們對人腦複雜性的理解會達到什麼程度。這就是進化。
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原文出處： https://drjoedispenza.com/dr-joes-blog/whats-the-gray-in-our-gray-matter