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果蠅視覺投射神經元軸突靶向的時序性隨機調控機制揭示個體化神經環路的發育奧秘
《Nature Neuroscience》：Sequential and independent probabilistic events regulate differential axon targeting during development in Drosophila melanogaster
【字體： 大 中 小 】 時間：2025年05月08日 來源：Nature Neuroscience 21.3
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來自未知的研究人員通過四維活體成像、數學模型構建和實驗驗證，探究了果蠅視覺投射神經元(DCNs/LC14s)軸突靶向的動態調控機制。研究發現，軸突靶向選擇由兩個獨立的遺傳編碼隨機過程依次驅動：早期Notch側向抑制將DCNs分為NotchON(近端靶向)和NotchOFF(雙潛能態)亞群；隨后NotchOFF軸突通過微管穩定性的概率性積累實現遠端靶向，其余則退回選擇NotchON靶點。該研究為發育過程中個體化神經環路的形成提供了創新性機制解釋。
大腦神經連接的個體差異是非遺傳行為多樣性的重要基礎。為揭示這種個性化神經環路何時及如何形成，研究者聚焦果蠅視覺系統中的投射神經元(DCNs/LC14s)，運用四維活體成像技術捕捉軸突發育的動態過程。令人驚訝的是，軸突靶向選擇竟由兩個"擲骰子"般的生物學過程決定：發育早期，Notch信號通路的側向抑制作用像分子拋硬幣般，將神經元隨機分為NotchON(選擇近端靶區)和NotchOFF(保持雙潛能狀態)兩群。更精妙的是，NotchOFF神經元隨后會經歷第二次命運抉擇——部分軸突因微管骨架(stable microtubules)的隨機性穩定而成功抵達遠端靶區，其余則撤回并"改選"近端靶點。這種雙重隨機調控機制使得每個果蠅個體最終形成的神經連接模式都像雪花般獨一無二，卻又在整體結構上保持穩健。該發現不僅闡明了神經發育中的"可控隨機性"原理，更為理解復雜神經系統的可塑性提供了新范式。
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