细胞的电活性对发育中的大脑起到塑造作用

少量的电流对塑造发育中的大脑大有帮助。科学家们在3月11日发表于《神经科学杂志》报告中声称，穿越细胞膜的电荷可以指导大脑在许多方面的发展。控制这些电荷将有可能最终使得科学家对大脑的先天缺陷进行修复，或者培养出新的组织。

研究人员正在对发育中的非洲爪蛙进行研究。他们对爪蛙细胞膜中的电压进行了修复，发现电荷在决定大脑体积方面起到重要的作用，并且还决定了发育中的细胞最终会形成何种组织。改变电压，也被称为改变膜电位，甚至可以修复有损大脑的先天缺陷。

“最新的研究指明了膜电位的重要性，以及它在生物发育中起到的作用。”来自于德国马克斯·普朗克进化生物学协会的进化生物学家Simon Perathoner说道。

所有的细胞在它们的细胞膜内都具有电活性。“细胞使用这种电活性进行沟通以形成有关生长的决定。”来自美国马萨诸塞州图夫兹大学的进化生物学家，也是此项研究的合著者Michael Levin说道。 “我们除了首次发表我们的研究成果，我们还展示出这些生物电信号会被用来决定大脑自身的大小及生长位置。”例如，改变电压能够使得大脑组织在蝌蚪胚胎的尾部生长。

Levin相他的同事们对发育中的胚胎进行了染色，这些色彩会根据细胞膜中的电荷变化，较少的或者强烈的显示出来。之后，研究人员对通过诱发微结构成长而控制细胞生长或关闭的基因进行了观测，这些微结构被称为细胞膜中的离子通道。

“我们按需将离子通道置入细胞，令电压产生高低变化。”Levin说道：“我们能够令大脑细胞按我们的意愿长得更大或更小，由此可以显示出电压可以控制大脑的体积。”

改变细胞膜的电压也可令青蛙胚胎中的大脑组织生长在大脑区域之外。“它改变了其他细胞类型的命运，使它们成为了脑组织。”Levin说道。

身体其他部分的脑组织提供的证据显示出，细胞可根据生物电线索决定它们将会长成的组织类型，并且这些线索可促进新的脑组织发育。

“再生医学将可利用细胞对生物电的依赖培育新的组织，从而将那些缺损的或者被破坏的器官替换掉”，Levin说道。

研究团队同时纠正了青蛙胚胎中一个基因突变导致的错误的脑电压，这个基因突变会令大脑的大部分产生畸形或缺失。当研究人员将大脑细胞膜中的电压恢复，胚胎便发育出几乎正常的大脑。

许多可调整离子通道药品已经研发出来，Levin说道。研究团队采用生物电成功修复基因缺陷表明，离子通道药物将有可能治疗天生缺陷性或着退化性的脑疾病。