6月8日，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所蒲慕明組在《細(xì)胞生物學(xué)期刊》發(fā)表了題為《牽引力的時(shí)空動(dòng)態(tài)性顯示遷移神經(jīng)元有三個(gè)收縮中心》的科研論文。這項(xiàng)研究通過測量并干預(yù)單個(gè)神經(jīng)元在遷移過程中的牽引力變化，闡明了遷移神經(jīng)元的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。

神經(jīng)元遷移是腦結(jié)構(gòu)發(fā)育中*的一步，遷移紊亂會(huì)導(dǎo)致多種腦疾病，包括智力缺陷。過去的研究多側(cè)重于神經(jīng)元遷移的分子機(jī)制，對(duì)其力學(xué)機(jī)制卻鮮有涉及。這項(xiàng)研究直接測量了神經(jīng)元遷移過程中的牽引力。所使用的測量技術(shù)是牽引力顯微鏡學(xué)（TFM）。將分離打散的小腦顆粒細(xì)胞（GC）培養(yǎng)在一種彈性基質(zhì)——聚丙烯酰胺凝膠（PAA）上，通過共聚焦顯微鏡觀察細(xì)胞運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的PAA形變，即可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的牽引力。該研究*次詳細(xì)闡述了遷移神經(jīng)元的動(dòng)力學(xué)特性，加深了對(duì)神經(jīng)元遷移機(jī)制的理解。

通過直接測量，該研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元的牽引力主要在三個(gè)特定的位置產(chǎn)生。這三個(gè)位置被命名為收縮中心，分別是前導(dǎo)突起遠(yuǎn)端（dLP）、前導(dǎo)突起近端（pLP）和尾突起（TP）上。無論神經(jīng)元是否遷移，收縮力都隨著時(shí)間非?；钴S地動(dòng)態(tài)變化。當(dāng)dLP、pLP與TP的收縮力不均衡時(shí)，神經(jīng)元即發(fā)生遷移。收縮力的產(chǎn)生依賴于肌動(dòng)蛋白與微絲，其波動(dòng)性依賴于微絲的動(dòng)態(tài)變化。微管也參與了收縮力的調(diào)節(jié)，用藥物解聚微管可以極大增強(qiáng)收縮力。細(xì)胞通過整合素與細(xì)胞外基質(zhì)相連接。該研究還發(fā)現(xiàn)，不同于靜止GC，遷移中的GC前端的粘附強(qiáng)于尾端。盡管神經(jīng)元中并沒有成纖維細(xì)胞那樣典型的黏著斑結(jié)構(gòu)，抑制黏著斑激酶依然能夠增強(qiáng)GC的收縮力。神經(jīng)導(dǎo)向因子能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)元運(yùn)動(dòng)的方向。該研究發(fā)現(xiàn)，局部施加腦源性神經(jīng)生長因子（BDNF）和Slit2，能夠分別增強(qiáng)和抑制近端的收縮中心的活性，使GC兩端的收縮力不對(duì)稱分布，從而使GC定向遷移。

（a）小腦顆粒細(xì)胞（GC，綠色實(shí)線）的應(yīng)力差分圖顯示三個(gè)不同的收縮中心（白色虛線）。（b）牽引力的不平衡導(dǎo)致胞體遷移。左側(cè)顯示示例GCF的位移-時(shí)間曲線，其中箭頭指示的時(shí)間段的牽引力圖在右側(cè)顯示。（c）神經(jīng)元遷移的力學(xué)模型及其調(diào)控機(jī)制。當(dāng)沒有外界導(dǎo)向因子時(shí)，三個(gè)收縮中心隨機(jī)活動(dòng)，胞體隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)存在外界導(dǎo)向因子時(shí)，收縮中心的活性受導(dǎo)向因子調(diào)節(jié)，因而開始定向運(yùn)動(dòng)。