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RIKEN 的科学家们使用了一种结合分子遗传学、细胞成像和人工学习的新方法，得出了意想不到的发现，即众所周知的肌动蛋白运动蛋白 Myosin6 在神经元分支中起着关键作用。这一发现有朝一日可以帮助神经元在受损后恢复。
神经元上称为树突的树枝状结构收集和处理来自其他神经元的信息。这些树突的形状极大地影响了神经元在神经回路中的功能，而分支过程的中断会导致智力障碍和精神疾病。
但人们对驱动神经元模式化的分子过程知之甚少。“我们早就知道遗传蓝图决定了神经元的形状，”RIKEN 脑科学中心 (CBS) 的 Adrian Moore 说。“但我们距离能够阅读该蓝图还有很长的路要走——它仍然是一个黑匣子。”
了解神经元分支所涉及的过程可能会在未来带来实际好处。“如果我们能够了解神经元是如何生长的，我们就可以重新利用其中一些程序来帮助神经元在受损后再生，”摩尔指出。
肌球蛋白充当微型马达，导致肌肉收缩和细胞移动。现在，Moore 及其同事发现 Myosin6 蛋白在决定初级神经分支的位置方面起着关键作用。“我们没想到会发现 Myosin6，一种众所周知的肌动蛋白运动蛋白，会影响神经分支，”Moore 说。
为了做出这一发现，该团队结合了两种技术：活体果蝇发育中神经元的延时成像和机器学习，后者量化了图像中的树突状模式。然后，他们将获得的成像参数与生长神经元内分子的行为进行了比较。
“在对活果蝇的神经元形成进行成像方面取得了很大进展。我们现在能够跟踪神经元从出生到成熟的整个过程，”摩尔说。“与此同时，计算机分析图像的能力一直在迅速提高。我们在这项研究中结合了这两种技术。”
在他们对神经元发育和分支的分析中，该团队采用了动物行为研究中的一种工具——动物行为图，它可以对动物行为进行定量分类。“我是一名受过训练的分子生物学家，但通过与 CBS 专注于行为的神经科学同事的互动，我开始意识到细胞表现出的行为就像动物一样，”摩尔说。“在这项研究中，我们以与观察动物或种群相同的方式观察神经元，并询问它们的行为方式以及是什么强调了这种行为。”
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