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乔希·黄(Josh Huang):坚持不懈地追求自闭症的关闭开关

通过/ 2008年1月3日

在1982年,杰克黄是上海复旦大学生物学专业的一名易受影响的年轻本科生。像他的一些中国同学一样,他知道自己想成为一名神经科学家,但由于查阅科学期刊的途径有限,他不知道当时哪些重大问题处于研究的前沿。

那个9月,他父亲的一位朋友,然后是中国科学院的神经科学家,展示了1979年9月的科学美国副本,这是一个专门致力于神经科学的特殊问题,在学院的图书馆。这个问题的生动记忆,一个罕见的色彩副本“良好,清脆的条件”对崭露头角的科学家造成了持久的印象。

“自大学以来,大脑一直是我的兴趣,”黄说。“我只是不太了解研究的地位,在美国有多令人兴奋。这是一名醒目者。“

这些天,黄也在做一些令人大开眼界的研究。

在纽约的冷泉港实验室,他有一个宽敞的办公室俯瞰着港口的西南部,黄花花了他的时间解开γ-氨基丁酸(GABA)系统的复杂性,这有助于抑制大脑中神经细胞的活性。如果没有这种过滤器,大脑将被恒定的信息拦截过度刺激。

GABA是一种神经递质,是一种充当神经细胞“关闭开关”的化学物质。当一个细胞释放伽马氨基丁酸时,它沿着神经元的长度到达与另一个细胞接触的突触,并抑制第二个神经元的放电,或产生电脉冲。

GABA的抑制作用可以阻止其他神经递质的释放,比如血清素,它主要存在于新皮层,这是人类大脑中负责监督视觉和语言等高级功能的部分。

链接到自闭症

当黄先生开始研究加巴系统时,他没有概念,他的工作可能与自闭症,精神分裂症和其他神经和心理障碍等疾病有关。

“我们对GABA系统的发展和功能了解得越多,我就越发现这个系统的功能障碍与各种疾病有关,”他说。

在患有自闭症的个人中,GABA可能无法有效地过滤来自环境的持续信息流1,黄说。“这并不是神经元死亡或存在某种严重的解剖缺陷。他们的交流方式受到了干扰。”

新皮质中的大多数神经细胞都会释放谷氨酸,这是另一种神经递质,起着“开启开关”的作用。“新皮层中只有不到五分之一的神经元会释放GABA。黄说,虽然伽马氨基丁酸神经元的数量较少,但种类丰富的伽马氨基丁酸神经元却令人吃惊。

“Neocortex真的是一个丛林,”黄说。黄说,传统的染色细胞的解剖学方法不能穿透这个丛林,因为有很多类型的神经元。“它们都是似乎不可能破译的方式融合并相互联系。”

而是Huang代替高分辨率成像技术,例如双光子激光扫描显微镜和共聚焦显微镜,以可视化神经元和突触。In 2004, his team found that when GABA neurons send their instructions, they connect with target neurons at a specific location using certain ‘molecular labels’ ― akin to the way a postal employee knows which box to put letters into because of the number on the slot2

“乔希采用了新颖和创造性的方法,”John Ruenstein.他是旧金山加利福尼亚大学的神经生物学家。“他处在知识体系的前沿,用不同的方式看待事物,提出非常重要的问题。”

加巴也可能在发展中发挥至关重要的作用。有一些证据来自黄色和其他人在青少年,神经递质控制如何形成或修改突触3.。儿童早期出现的一种障碍——遗传的、环境的或两者兼而有之——可能会改变神经元的组织方式,使它们无法从外部世界过滤信息,从而导致一些与自闭症相关的行为。

“如果你在不同的发育阶段干扰GABA系统,它会产生许多不同的效果,无论是在功能上还是在神经回路的组装上,”黄说。

坚定不移的焦点

10月,黄获得了SFARI的一项拨款,以探索与Rett综合征(自闭症谱系障碍之一)相关的MeCP2基因突变如何影响GABA抑制系统。“如果你能理解这一点,那么你就可以尝试开发干预的方法,”黄说。

MeCP2是一种dna结合蛋白,被认为对突触的形成很重要,并在不需要基因产物时将其关闭4

揭开这些复杂的关系非常具有挑战性,但如果任何人都取决于任务,那么它就是黄,布兰德斯大学生物学家说迈克尔Rosbash他是黄的博士导师。

黄是少数几个研究GABA基因水平的研究人员之一,而不是解剖学和生理学上更常见的方法,Rosbash说。

黄艺博也从不放弃。

“他雄心勃勃,精力集中,这是他成功的关键,”罗斯巴什说。“同时,他对别人也很有趣和慷慨,这让他很适合共事。”

这些品质可能在他在冷泉港的头几年很有用,当时他的基因方法没有取得成果,也很少发表论文。他回忆说:“很多时候,很难呼吸或积聚能量。”

一位有成就的科学家甚至问黄:“你为什么要这样做?”对于刚起步的助理教授来说,还有更容易、更明确的领域可以学习。”

但黄却毫不气馁。

“我记得那个时期,”格拉迪克里斯多他在黄的实验室做了5年博士后研究员,“乔希的压力很大,但我们感觉不到。他鼓励我们尝试新事物,”现在是Montréal大学助理教授的di Cristo回忆道。“这种思想自由和支持是非常罕见的。”

这支队伍坚持了四年,直到2004年取得突破。

“有很多事情是完全未知的。如果你理解了这种干扰是如何改变发展或行为的,那么你就理解了大脑是如何工作的,”黄说。“哇,这太棒了。”

参考:


  1. 马D.Q.et al。点。j .的嗡嗡声。麝猫。77.,377-388(2005)PubMed
  2. ANGO F.et al。细胞119,257-272(2004)PubMed
  3. Chattopadhyaya B。et al。神经元54889 - 903 (2007)PubMed
  4. 达尼糖丸et al。Proc。国家的。学会科学。美国102.12560 - 12565 (2005)PubMed