挪威科技大学Kavli系统神经科学研究所Yaksi团队的研究人员通过观察斑马鱼的大脑来研究大脑的解剖和功能。

资料来源:Yaksi集团Kavli系统神经病学研究所。

沿着脑室生长的细胞装备有称为纤毛的微小毛发状突起。目前，我们对纤毛知之甚少，但我们知道如果它们停止工作会发生什么。

有纤毛缺陷的人可能患有神经系统疾病，如脑积水和脊柱侧凸。

挪威科技大学Kavli系统神经科学研究所的Yaski团队的一项新研究表明纤毛对于正常的大脑发育是必要的。

人脑有四个被称为脑室的充满液体的腔，所有这些腔都是相互连接的。脑脊液在脑室内产生和填充。脑脊液在不断地移动，但具体的移动取决于我们在做什么。

“有几种理论，但多年来这种液体循环一直被认为能为大脑提供营养，还能清除废物，”NTNU卡弗利研究所的高级研究员娜塔莉·尤里什-亚克斯说。

Kavli研究所的教授Emre Yaksi说:“脑脊液流动有助于在整个大脑中传递分子信号。由于道德和实践的原因，不可能对人类进行这样的研究。因此，研究小组选择了研究幼年斑马鱼。

幼年斑马鱼是这类研究的理想选择。它们和人类一样是脊椎动物，能告诉我们人类大脑是如何发育和工作的。事实上，斑马鱼在早期是透明的。这意味着研究人员可以在没有任何干预和不引起任何疼痛的情况下，非常详细地研究斑马鱼的大脑发育过程和功能。

“我们甚至可以研究每个细胞和每个纤毛，”研究员克里斯塔·林格斯说。

雅克斯研究小组的研究人员发现，纤毛细胞群分布在心室的不同区域，它们共同形成稳定的液体并定向流动。

心跳和身体运动也影响脑脊液循环，但纤毛运动似乎能确保单心室中稳定的液体流动。这种血流是局部的，因此主要局限于每个心室。然而，与此同时，似乎需要分开的气流来保持不同心室之间的通道畅通。

“如果我们停止纤毛运动，连接脑室的导管将会关闭，”尤里什-亚克斯说。每个心室中的流体流动和不同心室之间的流体交换取决于我们是静止的还是运动的。

研究人员艾米莉·威尔·奥乔斯塔德说:“只要鱼还在休息，我们就会发现心室之间的液体交换很少，即使心脏的跳动会引起心室之间的液体流动。”。

但是当我们移动时，一切都会改变。运动导致不同心室之间大量的液体交换。主要有两种类型的纤毛，移动的或不移动的，也称为初级纤毛。雅克斯团队检查了运动纤毛。

Kavli的研究人员发现，与大多数其他在人体内引起液体转移的纤毛(如保护肺部的刷状呼吸纤毛)不同，发育中的斑马鱼脑室周围的纤毛具有类似螺旋桨的运动模式，很像精子的尾部。

同时，纤毛可以间接帮助大脑保持年轻和健康。新的神经细胞在充满液体的心室壁附近生长。从这里，它们迁移到大脑的不同区域。

据信，这些新生细胞的分化受营养物和分子信号的影响，这些营养物和分子信号通过脑室壁附近的脑脊液流传递。

在斑马鱼中，新神经元的诞生，也称为神经发生，不仅发生在发育中的大脑中，也发生在成鱼中。最近的研究表明，这种情况也发生在人类身上。

研究流体的动态运动非常复杂，需要多学科的方法。数学家、工程师和物理学家都可以帮助理解纤毛运动是如何发生和产生流动的。

Kavli研究所的Yaksi团队渴望与工程师合作，因为工程师可以帮助开发更好的分析工具和计算机模型来研究大脑中液体的循环。他们正在积极寻找具备相应技能的人员和合作伙伴。他们的研究远未结束。下一步是观察是否有可能通过操纵纤毛来影响斑马鱼的大脑功能。

例如，当纤毛流动受到干扰时，神经活动，甚至昼夜节律，将如何改变？斑马鱼通常在白天比晚上更活跃。改变脑脊液流量会改变鱼在一天中不同时间感知和反应环境的方式吗？这些将是研究人员计划解决的下一个问题。