淺談神經科學:基因科技與模式小鼠之運用
 
2018/10/12
 
薛一蘋 | 中央研究院分子生物研究所研究員
 
 

隨著神經科學的發展,在研究神經科學的工具上,除了直接以人的大腦為研究對象,很多時候我們得仰賴不同的模式生物,進行一些基礎研究。薛一蘋分享了自己以模式小鼠所獲得的發現。

 

神經科學的小鼠模式系統

 

為何想要研究神經科學?「因為好奇!」薛一蘋說,她在國外做博士後研究時進入神經科學領域,並開始利用模式小鼠來探索神經細胞的型態、結構與功能調控。

 

神經細胞是高度分化的細胞,薛一蘋以神經細胞樹突上的突觸(亦即樹突小突)舉例說明,樹突小突的型態,反應神經細胞的發育狀況及活性,在正常幼兒的樹突小突呈飽滿的短胖型態(像洋菇),但智能發展遲緩的嬰幼兒其樹突小突呈細長絲狀(像金針菇),位於樹突小突頂端的突觸將訊息傳回神經細胞本體的距離增加,可能因此延遲了反應的時間,並減弱反應的強度。

 

法國哲學家笛卡兒說「我思故我在」,對神經細胞而言,薛一蘋說應該是「我溝通故我在」,神經細胞之間形成連結以構建出神經迴路,並藉由神經迴路控制大腦的活動,包括認知、記憶、學習、情緒反應、社交能力等等。

 

為了進一步探究神經發育的缺陷(可能由於特定基因的增加、減少或突變)所導致神經系統的疾病,薛一蘋以小鼠研究學習、記憶及自閉症。先前的研究指出,藉由基因轉殖讓模式小鼠神經細胞的特定離子通道NR2b大量表現,可增強神經細胞活性,強化了小鼠物品辨識及記憶的能力,也就所謂的「聰明小鼠」。

 

小鼠自閉症模式

 

自閉症是指社交及語言溝通能力低落、缺乏變通能力、重複性的行為、學習記憶能力較差等。薛一蘋說明,藉由小鼠的行為分析以及腦部構造的型態變化,可以進一步研究自閉症的原因。舉例來說,自閉症因早期神經發育異常,因此形成異常的神經迴路,而導致異常的訊息處理與記憶。薛一蘋的研究團隊針對特定基因的異常與大腦中白質結構的型態變化,分析可能造成神經迴路異常的原因。此外,已知杏仁核所負責的社交活動和自閉症有關,薛一蘋藉由特定基因調控杏仁核神經細胞軸突生長,與小鼠類自閉症行為分析,解析軸突生長、神經迴路形成與自閉症的關聯。

 

這些動物實驗的結果,將有助於了解人類感官、心智、認知、記憶與學習的生物學機制,並發展改善神經系統疾病的治療方式。對自閉症而言,透過改變神經迴路與訊息傳遞,將有可能改善自閉症症狀。【整理|科學人】

 
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