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          惊喜!隐藏模式驱动大脑发育

          这一发现它的发现者没想到有一天可以帮助生物工程发展干细胞分化成更换的身体部位。

          The colors in the image above show the patterns that govern how neurons are arranged in the brain of an experimental worm

          上面的图像中的颜色显示,支配神经元是如何排列在实验蠕虫的大脑中的图案。 |王实验室的礼貌

          生活中充满了图案。是很常见的有生命的东西,以创建一个重复系列类似的功能,因为他们成长:认为在长度上鸟的翅膀或对蔷薇较短和较长的花瓣略有不同的羽毛。

          事实证明大脑是没有什么不同。通过采用先进的显微镜和数学建模,申博体育的研究人员发现,支配脑细胞或神经细胞的生长模式。类似的规则,可以指导其他细胞的发育体内,并了解他们可能是成功的生物工程人造组织和器官的重要。

          他们的研究成果发表在 物理性质,建立在大脑包含许多不同类型的神经元的事实,这需要多种类型的协同工作,以执行任何任务。研究人员希望发现无形的增长模式,使正确的种类的神经元将自己安排到合适的岗位上,以建立一个大脑。

          “不具有互补功能的细胞如何安排自己建立一个正常运作的组织?”说研究共同作者 王波,生物工程助理教授。 “我们选择了通过研究大脑,因为它已经被普遍认为大脑太复杂,有一个简单的构图规则来回答这个问题。我们惊讶自己,当我们发现有,事实上,这样的规则。”

          他们选择了大脑研究属于一个涡虫,一毫米长的扁虫,可截肢后每次重新长出新头。首先,王女士和玛格丽特khariton,研究生在他的实验室,用荧光染料标记不同类型的扁虫的神经元。然后他们用高分辨率显微镜对整个大脑的拍摄图像 - 发光的神经元和所有的 - 和分析模式,看看他们是否可以从中提取的数学规则指导其建设。

          什么他们发现,每个神经元由类似于自身大约十几个邻居包围着,但其中穿插有其他种类的神经元。这种独特的安排意味着没有单个神经元对坐在它的孪生冲洗,同时还允许不同类型的互补的神经元是足够接近的工作,共同完成任务。

          研究人员发现,这种模式重复一遍又一遍整个大脑的扁虫,以形成连续的神经网络。研究共同作者 秦健,化学工程助理教授,博士后学者西安港开发了一个计算机模型表明,这种复杂功能的社区网络,从神经元的倾向茎尽可能地在一起包没有太接近其他同类型的神经元。

          而神经科学家有一天会适应这种方法来研究人类大脑的神经元图案,申博体育的研究人员认为,该技术可以更有效地应用于组织工程的新兴领域。

          基本的想法很简单:组织工程师希望能诱导干细胞,使所有类型的细胞中获得功能强大的,通用的细胞,生长成形成肝脏,肾脏或心脏各专门细胞。但科学家们需要将这些不同的细胞安排到合适的模式,如果他们想要的心脏跳动。

          “是开展实用功能的生物如何成长为形式的问题已经着迷了几个世纪的科学家,”王说。 “在我们的技术时代,我们不局限于在细胞水平上了解这些增长模式,但也可以找到办法来实施这些规则生物工程的应用。”

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