新发现的解剖学盾牌和监控大脑

从神经网络的复杂性到基本的生物功能和结构，人脑只是不情愿地揭示了它的秘密。直到最近，神经成像和分子生物学的进步才使科学家能够在以前无法达到的细节水平上研究活体大脑，解开其中的许多谜团。今天发表在《科学》杂志上的最新发现是大脑解剖学中一个以前未知的组成部分，它既是保护屏障又是免疫细胞监测大脑感染和炎症的平台。

这项新研究来自罗彻斯特大学和哥本哈根大学转化神经医学中心联合主任 Maiken Nedergaard和哥本哈根大学神经解剖学教授 Kjeld Møllgård 医学博士的实验室。Nedergaard 和她的同事改变了我们对人脑基本力学的理解，并在神经科学领域取得了重大发现，包括详细描述了大脑中以前被忽视的神经胶质细胞的许多关键功能，以及大脑独特的废物清除过程，实验室将其命名为类淋巴系统。

“发现一种新的解剖结构可以隔离并帮助控制大脑内部和周围的脑脊液 (CSF) 流动，现在让我们更加了解 CSF 不仅在运输和清除大脑废物方面发挥的复杂作用，而且还支持其免疫防御，”Nedergaard 说。

该研究的重点是包裹大脑的膜，它与身体的其他部分形成屏障，并使其沐浴在脑脊液中。对统称为脑膜层的传统理解，脑膜层由称为硬脑膜、蛛网膜和软脑膜的各个层组成。

和丹麦的研究团队发现的新层进一步将蛛网膜层下方的空间，即蛛网膜下腔，分为两个隔间，由新描述的层隔开，研究人员将其命名为 SLYM， S ubarachnoidal LY的缩写膜样 M膜。虽然论文中的大部分研究都描述了 SLYM 在小鼠中的功能，但他们也报告了它在成年人脑中的实际存在。

SLYM 是一种称为间皮的膜，众所周知，它排列在身体的其他器官上，包括肺和心脏。间皮细胞通常包围和保护器官，并藏匿免疫细胞。该研究的第一作者 Møllgård 首先提出了中枢神经系统中可能存在类似膜的想法。他的研究重点是发育神经生物学，以及保护大脑的屏障系统。

新膜非常薄且脆弱，厚度仅由一个或几个细胞组成。然而 SLYM 是一道严密的屏障，只允许非常小的分子通过;它似乎将“干净”和“脏”CSF 分开。最后一项观察暗示了 SLYM 在淋巴系统中可能发挥的作用，该系统需要控制脑脊液的流动和交换，允许新鲜脑脊液流入，同时从中枢神经系统中清除与阿尔茨海默氏症和其他神经系统疾病相关的有毒蛋白质。这一发现将帮助研究人员更准确地了解 glymphatic 系统的机制，这是国立卫生研究院 BRAIN 计划最近向罗切斯特大学转化神经医学中心提供的 1300 万美元赠款的主题。

SLYM 似乎对大脑的防御也很重要。中枢神经系统维持其自身的天然免疫细胞群，膜的完整性可防止外部免疫细胞进入。此外，SLYM 似乎拥有自己的中枢神经系统免疫细胞群，这些免疫细胞使用 SLYM 在大脑表面进行监视，允许它们扫描通过的 CSF 以寻找感染迹象。

SLYM 的发现为进一步研究其在脑部疾病中的作用打开了大门。例如，研究人员指出，在炎症和衰老过程中，更大、更多样化的免疫细胞聚集在细胞膜上。当脑外伤期间膜破裂时，脑脊液流动中断会损害淋巴系统，并使非中枢神经系统免疫细胞进入大脑。

这些和类似的观察表明，SLYM 功能异常可能引发或恶化多种疾病，如多发性硬化症、中枢神经系统感染和阿尔茨海默氏症。他们还表明，向大脑输送药物和基因疗法可能会受到 SLYM 功能的影响，在开发新一代生物疗法时需要考虑这一点。

其他共同作者包括哥本哈根大学转化神经医学中心的 Felix Beinlich、Peter Kusk、Leo Miyakoshi、Christine Delle、Virginia Pla、Natalie Hauglund、Tina Esmail、Martin Rasmussen、Ryszard Gomolka 和 Yuki Mori。这项研究得到了 Lundbeck 基金会、Novo Nordisk 基金会、国家神经疾病和中风研究所、陆军研究办公室、人类前沿科学计划、Miriam 博士和 Sheldon G. Adelson 医学研究基金会以及西蒙斯基金会。