我们知道创伤性损伤后大脑会发生变化，现在我们有了小鼠的地图，显示了这种变化的样子。
一组科学家追踪了小鼠整个大脑中神经细胞之间的联系，结果表明，头部受伤后，大脑的远处部分会断开连接。
全脑连接的令人惊叹的可视化可以帮助科学家了解创伤性脑损伤（TBI）如何改变不同细胞和大脑区域之间的串扰（首先是在小鼠中，然后是在人类中）。
“我们很早就知道，受伤后不同脑细胞之间的通讯会发生非常显着的变化，”说加州大学欧文分校 (UCI) 的神经科学家兼研究作者罗伯特·亨特 (Robert Hunt) 十年前就设想了这个项目。
“但直到现在我们还无法看到整个大脑中发生了什么。”
还有很多我们不完全了解的地方脑外伤，这可能会让人们终生残疾，感觉自己就像以前的自己的影子，几乎无法被家人认出。
当头部受到打击（通常是跌倒、车祸、运动碰撞或人身攻击）时，大脑会在颅骨内弹跳，造成持久性损伤，从而导致脑外伤性脑损伤（TBI）。
反复头部外伤导致一种称为慢性创伤性脑病的严重疾病有据可查在职业运动员中。但即使是被称为脑震荡的“轻微”头部撞击也可能导致数年后出现明显损坏，最近的研究表明。
没有两个头部损伤通常是相同的，这使得研究它们具有挑战性，尽管它们有共同的症状：记忆问题、沟通困难、注意力缺陷、，以及情绪不稳定等等。
然而，将行为、情绪和大脑功能的变化与特定脑细胞或更广泛的神经网络的变化联系起来是当前的重要任务之一，因为研究人员希望更好地了解脑损伤是如何发展的以及是否可以预防其发生。
在这项研究中，Hunt 和由加州大学尔湾分校 (UCI) 研究员 Jan Frankowski 领导的神经科学家团队设计了一些新的和改进的技术，在使用令人眼花缭乱的激光照明阵列复制 TBI 的小鼠模型中绘制整个大脑神经细胞之间的连接。荧光标签。
那时，iDISCO 已经很成熟，我们修改了清除方案，以在整个受伤的大脑中实现强大的免疫标记，而无需像通常那样将大脑分成两个半球pic.twitter.com/5qborRCuNN
— 罗伯特·亨特 🔥 (@hunt_lab)2022 年 6 月 14 日
特别令人感兴趣的是一组称为生长抑素中间神经元的神经元，它们控制局部大脑回路的输入和输出，并且是脑损伤后最容易发生细胞死亡的神经元之一。
诀窍是向整个小鼠大脑注入化学物质，使完整的、果冻状的器官透明，并对其进行成像，然后将组织切成薄片，以便在显微镜下进一步检查。
研究人员所看到的情况令人震惊。海马体（一个涉及学习和记忆的大脑区域）受伤两个月后，小鼠大脑中的神经回路已经重新配置。
未受伤和受伤大脑区域的染色组织切片（Frankowski 等人，Nat Commun.，2022）
海马体中幸存的生长抑素中间神经元成为“超连接枢纽”，富含近距离连接，但与远程输入断开；在大脑的远处区域（没有直接受伤）也看到了相同的连接变化。
“看起来整个大脑正在被仔细地重新连接以适应损伤，无论该区域是否受到直接损伤，”解释Alexa Tierno，加州大学尔湾分校神经科学研究生，也是该研究的共同第一作者。
“但是大脑的不同部分可能无法像受伤前那样很好地协同工作。”
在成像探索中，研究小组还发现了迹象表明，用于建立远距离连接的脑细胞机器在严重受伤后仍然完好无损。亨特说，这对康复来说是个好兆头，因为这表明可能有一种方法可以诱使受伤的大脑自行修复失去的连接。
基于早期的工作研究人员将新的神经元移植到动物大脑的损伤部位，发现新移植的细胞能够与现有的受伤电路交织在一起，并接收来自整个大脑的输入。
因此，我们将 SST 中间神经元移植到脑损伤的海马体中，并绘制了它们的连接图。新的 SST 中间神经元与整个大脑建立了适当的连接，为中间神经元细胞治疗提供了潜在的电路基础pic.twitter.com/MPATNJn6fv
— 罗伯特·亨特 🔥 (@hunt_lab)2022 年 6 月 14 日
“有些人提出[脑细胞]移植可能通过释放未知物质来增强先天再生能力，从而使大脑恢复活力，”说打猎。 “但我们发现新的神经元确实被硬连接到大脑中。”
然而，这并不是唯一的方法。其他研究正在考虑通过学习加强现有联系可能有助于恢复受伤后大脑功能的可能性，因此可以鼓励新的脑细胞生长，这个过程随着年龄的增长而减慢。
由于基于细胞的疗法还有很长的路要走，这项最新研究的研究人员表示，他们的下一步将是研究其他细胞类型（他们只研究了一种）和受伤后其他大脑区域可能发生的情况。
探索在小鼠身上观察到的全脑回路变化是否在经历过脑外伤的人中也很明显，以及它们是否可能导致残疾和癫痫，将是未来的另一项真正的测试。
“了解受伤后存在的可塑性将帮助我们以非常高的精度重建受伤的大脑，”说打猎。 “然而，我们逐步实现这一目标非常重要，这需要时间。”
该研究发表于自然通讯。
