COUP-TFI specifies the medial entorhinal cortex identity and induces differential cell adhesion to determine the integrity of its boundary with neocortex｜中央研究院 細胞與個體生物學研究所

摘要

動物的神經細胞普遍存在變異性，然而截至目前為止，並沒有任何一個系統可以大規模地證明及量測單一特定神經細胞的變異性。我們建立了一個獨特的系統以標定、並證明果蠅的一個特定嗅覺中介神經元TC-LN存在至少849種不同的型態。當TC-LN有不同的型態，其參與的局部神經迴路連結也會隨之改變，最終影響果蠅的行為決策。我們推論這類的神經變異，不但可讓大腦即時因應環境的變化、做出最佳決策，也可能是造成個體差異的原因之一。

內文

動物的神經細胞普遍存在變異性，然而截至目前為止，並沒有任何一個動物系統可以大規模地證明及量測單一特定神經細胞的變異性。本院細胞與個體生物學研究所周雅惠副研究員建立了一個獨特的遺傳系統、並證明果蠅的ㄧ個特定嗅覺中介神經元TC-LN存在至少849種不同的型態。當TC-LN有不同的型態，其參與的局部神經迴路連結也會隨之改變，最終影響果蠅的行為決策。我們推論這類的神經變異，不但可讓大腦即時因應環境的變化、做出最佳決策，也可能是造成個體差異的原因之一。研究成果已於今年二月刊登在國際期刊 Science Advances。

我們的大腦無時無刻都在處理龐大的環境訊號並做即時的因應。大腦中數以萬計的神經細胞及以億計的神經連結，如何有效地處理訊號，又能達到訊號解讀的彈性及再現性一直是科學家追求的問題。我們已知神經細胞的型態及連結普遍存在可塑性及個體差異，然而截至目前為止，並沒有任何一個系統可以大規模地證明並量測單一特定神經細胞的型態變異程度，以及其是否會進一步影響迴路的連結和動物的行為。為了深入探討這個問題，周雅惠副研究員的團隊建立了一個獨特的系統以標定果蠅腦中的ㄧ個特定嗅覺中介神經元（團隊命名為TC-LN）。經由與英國劍橋大學及史丹佛大學的合作，他們進一步證明果蠅的左右腦各只存在一個TC-LN。

為了量測這個獨一無二的神經細胞可在不同的生物個體存在多少種型態，團隊收集並分析了3,300 個TC-LN的在果蠅嗅葉的型態，進而量化並證明此神經細胞可存在至少849種不同的型態。當TC-LN有不同的型態，其參與的局部神經迴路連結也會隨之改變。團隊更進一步發現，同一隻果蠅左右腦的TC-LNs可存在不同的型態。這是自2004年發現果蠅大腦的不對稱結構後，首次直接證明一個特定的神經細胞可以在左右腦具備不同的型態（及神經連結）。

到底為什麼一個特定的神經細胞會有這麼多種型態？這又是如何發生的？周雅惠團隊進一步交叉比對這3300 TC-LNs和提供這些細胞的每一隻果蠅的許多特徵（如公/母，年齡，是否交配，交配對象的遺傳性狀，交配的時間，獨居或群居等因子），經由分析這些大數據，他們發現這個神經細胞在果蠅一出生就可能不同；此外，來自公果蠅及母果蠅的TC-LNs 也具備不同的型態（及部分神經連結）。而母果蠅的TC-LN更可在交配後，進一步產生形態上以及迴路連結的變化，而使得此母果蠅食慾增加，進食較多的食物。也就是說，性別及胚胎發育階段即可造成此神經細胞的不同，而出生後的行為及經驗，可進一步改變神經細胞的型態及局部連結。我們推論這類的神經變異，不但可讓大腦即時因應環境的變化、做出最佳決策，也可能是造成個體差異的原因之一。

果蠅如此，我們是否也如此呢？

本研究主要由周雅惠及實驗室四位研究助理楊己任、黃皓偉、劉南甫、及Michael Raphael Panganiban協力，並與英國劍橋大學 Gregory Jefferies及美國史丹福大學Liqun Luo二位教授的團隊合作而完成，研究經費由中研院及科技部支持。