喬安 · 布坎南（JoAnn Buchanan）博士是艾倫腦研究所（Allen Institute for Brain Science）的一名科學家，緻力于數據研究。她一次次點擊鼠标，掃描電腦屏幕上分枝、盤繞的小鼠腦細胞 3D 模型。然後她找到了一些神奇的東西：一種她不熟悉的腦細胞。
" 它們是如此漂亮的細胞，我十分癡迷。" 布坎南說。盡管這些腦細胞比神經元小，卻與神經元有相同的複雜程度，它們被叫做少突膠質前體細胞（oligodendrocyte precursor cells, OPCs）。
" 我在它們之中找到了從未見過的東西。" 布坎南說。
這并不是一個隐喻。她真的在這個 OPC 中看到了他人未曾注意到的東西——一種可以消化其他細胞的一部分的機制。
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原來，OPC 正在啃食和吞噬相鄰神經元的一小部分。這聽上去很恐怖，但卻是腦中的一個正常過程。這個過程叫做突觸修剪（synaptic pruning），主要發生在腦的早期發育時期。
當神經元形成新的連接（突觸）時，也會丢失舊的連接。而腦中其他的細胞會清除并丢棄無用連接的機制。
布坎南和她的同事在 PNAS 發表的文章描述了這一新發現—— OPC 的神經元啃食功能。先前，突觸垃圾被認為是小膠質細胞（microglia）清理的，而小膠質細胞是腦中的免疫細胞。
論文題目：
Oligodendrocyte precursor cells ingest axons in the mouse neocortex
DOI：
https://doi.org/10.1073/pnas.2202580119
小膠質細胞被稱作腦中垃圾處理系統，并以此聞名。所以當布坎南第一次與其他人讨論她的發現時，一些神經科學家不相信 OPC 也可以修剪神經元。
這種細胞性的進食叫做吞噬作用（phagocytosis）——從古希臘單詞 phagein 衍化而來，意思是吞食。執行吞噬功能的細胞被稱作吞噬細胞（phagocyte）。
" 這是個完全出乎意料的發現，因為修剪神經元一直被認為是小膠質細胞的主要功能，小膠質細胞正是因為它們是腦中主要的吞噬細胞而出名。但是突然間我們發現，其他的細胞也在做這個。" 布坎南說。
我們知道，OPC 可以分化成另一種腦細胞——少突膠質細胞 （oligodendrocytes）。少突膠質細胞組成了神經束周圍的白色厚絕緣體。這個可以阻斷電的絕緣體也被叫做髓鞘（myelin），是組成腦中白質（white matter）的成分。髓鞘的損傷也是導緻自身免疫疾病——多發性硬化症（multiple sclerosis）的關鍵。
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但一段時間以來，科學家都猜測除了産生這些有絕緣功能的腦細胞，OPC 是否其他功能，因為腦中 OPC 的數量實在太多了。艾倫研究所團隊的這一發現就指明了另一個 OPC 可能具有的功能。
約翰霍普金斯大學醫學院教授、該研究的共同作者之一德懷特 · 伯格（Dwight Bergles）博士說道：" 這些細胞現在被人們更加地重視。"
" 但你會發現它們幾乎不在神經科學的教科書中被讨論，盡管它們在中樞神經系統的所有細胞中占據了大約 5%。"
數據中的一些新發現
這一發現的誕生多虧了布坎南幫助建立的數據庫。該數據庫收集了小鼠一粒沙子大小的腦組織中近 20 萬腦細胞的詳細 3D 模型。
這個腦細胞數據庫是通過電子顯微鏡建立的。電子顯微鏡可以用一束聚集的電子轟擊腦切片來捕捉圖像。由于電子比光的波長要短許多，與光學顯微鏡相比，電鏡能在更高的空間分辨度上捕捉微小細節。
在拍照前，一粒沙子大小的小鼠腦組織被切成了 25000 片；艾倫研究所使用的電子顯微鏡則讓電子束穿過這些薄薄的腦切片。
少突膠質前體細胞。
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圖源：艾倫研究所
布坎南在她整個職業生涯（超過 40 年）一直在研究電鏡得到的數據。但她從來沒有做過一個像這樣的數據庫。這個數據庫很大，它不僅包含了如此多的細胞的數據，還大到可以讓我們從整體和與周圍細胞的關系層面去了解複雜的、分枝的神經元及其他腦細胞。
但在布坎南關于 OPC 的這一發現中，該數據庫最重要的貢獻還是用計算方法，将原來的超薄切片合并成了完整細胞漂亮的 3D 結構圖。
這個項目花費了五年時間、由多個團隊的科學家完成。它由艾倫研究所、貝勒醫學院和普林斯頓大學（他們負責用計算方法生成 3D 模型，從而讓如此深入的研究成為可能）共同合作完成。
現在這三個研究所的科學家正在從這個龐大的 3D 數據庫中尋求新的洞見。因為數據是公開的，所以任何人都可以仔細研究小鼠如此渺小的腦組織中成千上萬個結構。
艾倫研究所腦科學副研究員、該研究的共同作者之一努諾 · 馬薩爾裡科 · 達 · 科斯塔（Nuno Ma ç arico da Costa）博士認為，艾倫腦研究所的團隊主要聚焦于小鼠神經元的結構，而神經元隻占據數據庫中略少于一半的細胞數量。還有更多除了神經元以外的東西值得研究，比如 OPC。" 這個發現多虧有布坎南的洞察力和數據庫足夠龐大的規模。她讓我們看到了數據中新的東西。"
作者：Rachel Tompa, Ph.D. l 譯者：P l 校對：M.W.
