我们的神经系统由数十亿个神经元组成，它们通过轴突和树突相互交流。
当人类大脑发育时，这些结构以一种非常复杂、鲜为人知的方式分支出来，使神经细胞能够形成连接并在全身传递信息。发表在《科学进展》上论文显示耶鲁大学的研究人员已经发现了这个复杂系统生长背后的分子机制。
“神经元是高度分支的细胞，它们之所以像这样，是因为每个神经元都与数以千计的其他神经元建立联系，”分子生物物理学和生物化学的Eugene Higgins教授说。
Joe Howard博士说，“我们正在研究这个分支过程——分支是如何形成和生长的？这就是整个神经系统工作方式的基础。”
该团队研究了果蝇从胚胎发育成幼虫时的神经元生长。为了可视化这个过程，他们用荧光标记标记神经元，并在旋转圆盘显微镜上对其进行成像。
由于神经元位于角质层（最外层）下方，研究人员能够在活幼虫中实时观察这一过程。在对处于不同发育阶段的神经元进行成像后，该团队能够制作出生长的延时视频。
在发育的最初阶段，感觉神经元开始时只有两三个树突。但在短短五天之内，它们就长成了拥有数千根树枝的大树状结构。对树突尖端的分析揭示了它们的动态和随机（随机确定）生长，在生长、收缩和暂停状态之间波动。
“在我们进行研究之前，有一种理论认为神经元可能会像气球一样膨胀和收缩。我们发现，它们不是像气球一样膨胀，而是在生长和分支它们的尖端。”Sonal Shree博士说。
“我们发现，我们可以根据细胞尖端的作用来完全解释神经元的生长和整体形态。”Sabyasachi Sutradhar博士说。
“这意味着现在我们可以专注于这些技巧，因为如果我们能够了解它们的工作原理，那么我们就可以了解细胞的整个形状是如何形成的。”霍华德说。
从循环系统的静脉和动脉到肺的细支气管，生物学有一个完整的分支世界。霍华德的实验室让我们更好地了解细胞水平的分支。
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