出生前后大脑“清理”大量突变神经元

对2300多个神经细胞进行的分析显示，在从人类胎儿大脑中采样的神经元中，超过1/4出现了染色体片段增加或缺失的情况。相比之下，出生后婴儿大脑中的神经元中，只有约6%存在此类异常。“这表明，能够存活下来的神经元可能是那些在发育过程中基因组保持最完整的神经元。”英国伦敦大学学院神经学家克里斯托斯·普鲁卡基斯（Christos Proukakis）表示。

论文第一作者、美国波士顿儿童医院的儿科神经遗传学家邵黛安（Diane Shao）表示，研究结果揭示了一种新的机制，该机制不仅调控着一个人的神经元数量，还决定了哪些胎儿神经元能够在大脑中存活下来。

针对小鼠的研究表明，在早期发育过程中，哺乳动物会通过激活一个导致细胞死亡的分子程序，清除大量脑细胞。Shao和同事通过研究逝者的大脑样本来分析人类大脑的发育过程，样本包含从妊娠14周的胎儿到90多岁老人的脑组织。他们重点研究了大脑皮层中的神经元，大脑皮层是负责记忆、学习和意识等多种功能的大脑区域。

研究人员分析了单个神经元的基因组，以寻找那些丢失或获得了某些染色体片段的神经元——这一现象被称为拷贝数变异。分析结果显示，在胎儿发育过程中，存在数量惊人的、具有广泛拷贝数变异的细胞。其数量之多，让研究人员花了数年时间来确认这些结果是否真实。但即使使用另一种单细胞测序方法重复了实验，结果依然相似。然而，出生后，这些异常神经元的比例下降至原来的1/4，表明它们在发育过程中已被淘汰。

大脑是如何分辨哪些神经元正常、哪些不正常呢？Shao表示，一个可能的线索是那些拷贝数变异水平较高的脑细胞，其与其他神经元建立连接（即突触）的基因也往往表现异常。

“有可能大脑会试图清除那些连接不正常的神经元，即使它们在基因上是正常的。”伦敦国王学院的神经科学家奥斯卡·马林（Oscar Marín）说。

美国威尔·康奈尔医学院的神经科学家纳塔利亚·德马尔科·加西亚（Natalia De Marco Garcia）认为，这样的系统对于调节大脑中神经元的数量和质量可能有着重要作用。她指出，这种质量控制机制一旦出错，就可能引发疾病。“最终，大脑中细胞的数量可能会少于正常运作所需的数量，或存在过多未能被清除且功能异常的细胞。”她说，“这可能影响大脑神经连接的形成。”

深入了解这一过程，可能是理解孤独症谱系障碍（ASD）和癫痫等儿童期常见神经系统疾病的关键。Shao希望继续寻找这一机制与神经发育差异，尤其是ASD之间的潜在联系。针对该疾病的遗传学研究表明，拷贝数变异在某些病例中可能起着一定作用。