學習一項新任務，掌握一種樂器，或者能夠適應不斷變化的環境，這些都是可能的，這要歸功于大腦的可塑性，或者它能夠通過重新安排現有的神經網絡并形成新的神經網絡來調整自己，以獲得新的功能特性。這也有助于神經回路保持健康、強健和穩定。

為了更好地理解大腦的可塑性，貝勒醫學院和德克薩斯兒童醫院的一組研究人員使用小鼠模型來研究腦細胞如何與成人大腦中新生的神經元建立連接。他們的研究結果發表在《基因與發育》雜志上，不僅擴大了我們對大腦可塑性的理解，而且為未來治療某些神經發育障礙和修復受損回路開辟了新的可能性。

“在這項研究中，我們想要確定幫助新神經元在大腦中建立連接的新分子，”通訊作者Benjamin R. Arenkiel博士說，他是貝勒大學和德克薩斯兒童醫院鄧肯神經學研究所的分子和人類遺傳學和神經科學教授。“我們研究了大腦中與嗅覺有關的部分——嗅球。在小鼠中，嗅球是一個高度可塑性的感覺區域，并具有通過不斷整合成年神經元來保持可塑性到成年的顯著能力。我們發現，大腦中產生的催產素(一種肽或短蛋白質)會推動有助于神經回路可塑性的事件。”

研究人員發現，嗅球中的催產素水平增加，在新神經元融入神經網絡時達到峰值。通過病毒標記、共聚焦顯微鏡和細胞類型特異性RNA測序，研究小組發現催產素觸發了一個信號通路——細胞內的一系列分子事件——促進突觸的成熟，即新整合的成年神經元的連接。當研究人員消除催產素受體時，細胞的突觸發育不全，功能受損。

“重要的是，我們發現突觸成熟是通過調節細胞的形態發育和一些結構蛋白的表達來實現的，”貝勒大學麥克奈爾學者Arenkiel說。

Arenkiel實驗室的研究助理、研究生Brandon T. Pekarek說:“這項研究最令人興奮的方面是，我們的研究結果表明催產素推動成人大腦中新神經元的發育和突觸整合，直接有助于適應性和電路可塑性。”

這一發現與包括人類在內的所有哺乳動物都相關，為改善神經系統疾病開辟了新的可能性。“催產素通常存在于我們的大腦中，所以如果我們知道如何打開、關閉或調動它，我們就可以通過促進未發育的連接或加強新的連接來幫助保持我們的電路連接健康，”Arenkiel說。“我們的研究結果還表明，催產素可以促進新神經元的生長，以修復受損組織。需要進一步的研究來探索這些可能性。”

這項工作得到了麥克奈爾醫學研究所的支持，nds資助R01NS078294, AHA資助和NICH資助U54HD083092。

Journal Reference:

1. Brandon T. Pekarek, Mikhail Kochukov, Brittney Lozzi, Timothy Wu, Patrick J. Hunt, Burak Tepe, Elizabeth Hanson Moss, Evelyne K. Tantry, Jessica L. Swanson, Sean W. Dooling, Mayuri Patel, Benjamin D.W. Belfort, Juan M. Romero, Suyang Bao, Matthew C. Hill, Benjamin R. Arenkiel. Oxytocin signaling is necessary for synaptic maturation of adult-born neurons. Genes & Development, 2022; DOI: 10.1101/gad.349930.122