如何控制视觉诞生的遗传程序

视网膜如何形成?神经元如何分化成为视觉系统的各个组成部分?通过关注这一复杂过程的早期阶段，瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究人员与法国洛桑联邦理工学院(EPFL)合作确定了控制不同类型视网膜细胞出生的遗传程序。以及它们连接到大脑正确部位的能力，这些部位在那里传递视觉信息。

另外，在神经退行性疾病的情况下，几种调节神经生长的基因的发现允许增强视神经再生的可能性。这些结果可以在《发展》杂志上找到。

哺乳动物的视觉系统由不同类型的神经元组成，每种神经元都必须在大脑中找到自己的位置，以使其能够将眼睛接收的刺激转化为图像。有光感受器可以检测光线，视神经神经元可以将信息发送到大脑，皮层神经元可以形成图像，而中间神经元可以在其他细胞之间建立连接。尽管尚未在胚胎发育的早期分化，但这些神经元都是由祖细胞产生的，能够产生不同类别的特化神经元。为了更好地了解这种机制的确切过程并确定视网膜构建过程中起作用的基因，研究人员研究了单个细胞中基因表达的动力学。

“为了监测细胞中的基因活性并了解视网膜神经元的早期规格，我们在视网膜发育过程中对6000多个细胞进行了测序，并进行了大规模的生物信息学分析，” UNIGE基础神经科学系的Quentin Lo Giudice博士解释说。医学系和本文的第一作者。

映射正在建设的系统

研究人员与EPFL的Gioele La Manno和Marion Leleu合作，研究了祖细胞在细胞周期以及渐进分化过程中的行为。然后，科学家非常精确地绘制了视网膜发育过程中不同细胞类型以及该过程早期阶段发生的遗传变化。“除了它们的“年龄”(即它们在胚胎生命中产生时)之外，神经元的多样性还取决于它们在视网膜中的位置，这预示着它们是大脑中特定的靶标，”皮埃尔·法布尔(Pierre Fabre)解释说。 UNIGE医学院基础神经科学系负责这项工作。“此外，通过预测神经基因的顺序激活，我们能够重建几个分化程序，

研究人员还进行了第二次分析。如果右眼基本上主要连接到大脑的左侧，反之亦然，那么右眼中的一小部分神经元就会连接到大脑的右侧。实际上，所有具有两只眼睛且视野重叠的物种(例如哺乳动物)必须能够将两只眼睛的信息混合到大脑的同一部分。这种会聚使得可以双眼看到并且感知深度或距离。Quentin Lo Giudice说：“知道这一现象后，我们对这些细胞进行了遗传和单独的“标记”，以便跟随它们进入视觉系统的最终位置。通过比较这两个神经种群的遗传多样性，研究人员发现了24个在三维视觉中起关键作用的基因。

走向再生医学

即使在神经元到达大脑之前，它们也必须通过视神经离开视网膜。该研究的最后一部分确定了在正确路径上引导神经元的分子。而且，这些相同的分子还允许轴突的初始生长，轴突是将电信号传递到突触的神经元部分，从而确保信息从一个神经元传递到另一个神经元，以及控制该过程的大约20个基因。这一发现是再生医学向前迈出的重要一步。

我们对适当地指导轴突所需的分子了解得越多，我们就越有可能开发出一种治疗神经创伤的疗法。“如果视神经被青光眼切断或损坏，我们可以想象重新激活那些通常只在胚胎发育阶段才活跃的基因。通过刺激轴突的生长，我们可以使神经元保持联系并生存。”计划开展有关该主题的研究项目的Fabre博士解释说。尽管神经元的再生能力很低，但它们确实存在，必须找到鼓励神经元发育的技术。事故后对受损脊髓的遗传刺激也基于相同的想法，并开始显示出其首次成功。

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