close

人腦的褶皺是一眼就能認出來的。蜿蜒的山脊和深深的溝壑，使我們頭部結構內部柔軟組織有了結構，看起來就像一個有皺紋的核桃。

在被稱為「腦迴」的山峰和稱為「腦溝」的裂隙中，腦組織的最外層被折疊起來，這樣大量的腦組織就可以被擠壓到頭骨中，就在大腦的皺紋表面，記憶、思考、學習和推理都發生了。

這種折疊或旋轉對於大腦的正常功能和迴路是至關重要的——據說這就是為什麼人類比猿和大象的認知能力更強，牠們的大腦有一些褶皺，而老鼠的大腦表面光滑，沒有任何褶皺。

如今一組科學家發現了為什麼有些人的大腦褶皺比其他人多，這種情況會影響正常的大腦發育，稱為多小腦迴 (PMG)。

在多小腦迴中，過多的腦迴相互堆疊，導致皮質異常厚，且導致神經發育遲緩、智力障礙、言語困難和癲癇發作等一系列的問題。

加州大學聖地亞哥分校 (UCSD) 神經科學家 Joseph Gleeson 解釋說：「直到最近，大多數治療患有這種疾病的醫院都沒有對遺傳原因進行檢測。」

多小腦迴有多種形式，腦部掃描可檢測到局部或廣泛的皮質增厚。

30 個基因的突變和計數與該病症有關。但這些遺傳錯誤中的任何一個，單獨或串聯，如何導致過度折疊的腦組織仍然不清楚。許多多小腦迴病例也缺乏可識別的遺傳原因。

被認為與早期發育過程中皮質腦細胞的緩慢遷移有關，導致皮質紊亂。皮質是大腦兩葉結構的最外層，大腦是一片由數十億個細胞組成的灰質薄片。

為了進一步調查，格里森與開羅的人類遺傳學和基因組研究所的研究人員合作，進入了一個數據庫，該數據庫包含近 10,000 個中東受某種形式的小兒腦部疾病影響的家庭。

他們發現了四個具有幾乎相同形式的多小腦迴家族，所有家族都在一個基因中攜帶突變。該基因編碼一種附著在細胞表面的蛋白質，一個很有想像力的名稱，叫跨膜蛋白 161B (TMEM161B)。但是沒有人知道它做了什麼。

Gleeson 及其同事在隨後的實驗中表明，跨膜蛋白 161B存在於大多數胎兒腦細胞中：在成長成為專門神經元的祖細胞中，激發或抑制其鄰居的成熟神經元，以及以各種方式支持和保護神經元的神經膠質細胞。

然而，跨膜蛋白 161B來自一個蛋白質家族，從進化的角度來看，這些蛋白質首先出現在沒有大腦的海綿中。

這讓 Gleeson 和加州大學聖地亞哥分校的神經科學家 Lu Wang 感到困惑，他們想知道這種蛋白質是否可能通過干擾一些基本的細胞特性來間接影響皮質折疊。

該研究的第一作者 Wang 說：「一旦我們確定跨膜蛋白 161B是原因，我們就開始了解過度折疊是如何發生的。」

研究人員使用從患者皮膚樣本中提取的幹細胞，生成了類器官，這是一種微小的組織複製品，可以像身體組織和器官一樣在塑料盤中自我組織。但是，由患者細胞製成的類器官高度混亂，並顯示出破壞的放射狀神經膠質纖維。

在發育中的大腦中，這些產生神經元和神經膠質細胞的祖細胞通常位於皮質的頂端，並呈放射狀向下延伸至皮質組織的底層。這創建了一個支架系統，支持其他新形成的細胞在皮質擴張時遷移。

但是如果沒有跨膜蛋白 161B，類器官中的放射狀神經膠質纖維就會失去自我定位的。進一步的實驗還表明，細胞的內部細胞骨架一團糟。

因此，如果沒有自己的內部支架，放射狀神經膠質纖維似乎就不能成為其他細胞在發育中的大腦中找到定位所需的支架。

雖然這一發現是向前邁出有希望的一步，提供了病情如何發展的線索，但它可能只與一小部分或未知的多小腦迴病例有關。

需要更多的研究來充實我們對有多少多小腦迴患者受跨膜蛋白 161B突變影響的理解——但現在研究人員知道要尋找什麼，他們可以搜索其他數據以尋找更多病例。

Gleeson 說：「我們希望醫生和科學家能夠擴展我們的結果，以改進對腦部疾病患者的診斷和護理。」

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網站 https://tomorrowsci.com/

參考資料：

  1. Watson,C., (2023,Jan 21). Some People’s Brains Are Wrinklier Than Others, And Now We Know Why. ScienceAlert

  2. Wang, L., Heffner, C., Vong, K. l., Barrows, C., Ha, Y.-J., Lee, S., Lara-Gonzalez, P., Jhamb, I., Van Der Meer, D., Loughnan, R., Parker, N., Sievert, D., Mittal, S., Issa, M. Y., Andreassen, O. A., Dale, A., Dobyns, W. B., Zaki, M. S., Murray, S. A., & Gleeson, J. G. (2023). TMEM161B modulates radial glial scaffolding in neocortical development. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(4), e2209983120. https://doi.org/doi:10.1073/pnas.2209983120

  3. 圖片來源：https://www.sciencealert.com/some-peoples-brains-are-wrinklier-than-others-and-now-we-know-why（圖：Jonathan Kitchen/Getty Images）