大腦中如此多不同的、高度特異的神經元是怎麼出現的？伯爾尼大學生物中心研究人員開發的數學模型表明，不同基因的變體使得這種隨機多樣性成為可能。
大腦中如此多不同的、高度特異的神經元是怎麼創造出來的？伯爾尼大學生物中心研究人員開發的數學模型表明，不同基因的變體使得這種隨機多樣性成為可能。科學家在《Cell Reports》中描述，儘管新形成的神經元數量不勝枚舉，但基因的異構體為神經元提供獨特、精確的特殊功能。
大腦是我們身體最複雜的器官，由大約1000億個神經元組成。為了信息的無差錯傳輸和功能正常，不同細胞必須與正確的交互夥伴連接方式進行編程。基因決定神經元的功能。然而，僅僅大約30000個不同的基因是不足以創建個體神經元必要的多樣性的。
伯爾尼大學生物中心Attila Becskei的研究小組，研究了胚胎幹細胞在神經元成熟過程中的發育過程，建立了胚胎幹細胞發育的數學模型。他們證明了觀察到的神經元多樣性和精確性是通過基因的變體，即所謂的同源異構體實現的。
基因變體確保獨特性
單個基因的不同變體使個體神經元的多樣性發育得以實現。「只有結合了同源異構體，才有可能由數量相當有限的基因產生如此多樣的神經元群體。異構體的組合是隨機選擇的。然而，這種隨機過程可以導致單個細胞中表達的異構體有巨大的差異。」Becskei說。然而，重要的是具有相同或相似數量的表達基因，使神經元與其他神經元能特異的相互作用。
數量龐大卻有獨特性
單個神經元的發育是一種隨機釋放的大規模生產。成百上千的神經元就像裝配線一樣形成。但如何才能在這個過程中實現精確性？結果讓研究人員驚訝「我們的數學模型表明，組合多樣性和精度不是相互對立的現象，而是攜手並進，共同作用的，」Becskei解釋說。與先前的預期相反，在神經元成熟期間，細胞中不同異構體的數量和排他精度同時增加。簡單的說，更多的異構體差異，它們在個體神經元中將更為獨特和更均勻的分布。
由於每個基因的表達方式不同，並不是所有的基因都有不同的亞型，所以這些發現尚不能應用於所有的基因。將來，Becskei研究小組計劃研究更多的基因探索確保神經元獨特性的策略。哪個功能與每個神經元的唯一性聯繫起來是另一個需要講述的故事。
原文標題：
Stochastic Gene Choice during Cellular Differentiation