南卫理公会大学（SMU）的研究人员又发现了一层基因表达的复杂性，这可能有助于解释为何我们的大脑拥有数十亿个神经元。
神经元是大脑和神经系统中的细胞，它们对我们所做、所想或所感的一切负责。它们利用电脉冲和化学信号发送的信息在不同的脑区域之间，以及大脑和其他神经系统之间传递，以此来告诉我们的身体该做什么。人类大脑中的860亿个神经元指导我们做一些事情，比如举起手臂或记住一个名字。
然而，负责创造这些神经元的基因只有几千个。
所有的人类神经系统细胞都有着同样的基因信息。但最终，基因会像电灯开关一样，被“打开”或“关闭”，将特定的特征和角色赋予神经元。
了解基因开启或关闭机制——这个过程被称为基因表达——可能帮助解释人类和其他哺乳动物如何形成如此之多的神经元。
该新研究的合著者、SMU生物科学系副教授Floyd B.James和Adam D. Norris说：“这样的研究表明，通过特定基因的独特组合可以制造出各种各样的特定神经元。所以，像这样的研究这可以帮助我们解释：第一，我们的大脑如何变得如此复杂？第二，我们应该如何模仿这种自然进程，并且如何通过遵循这些规则制造出我们感兴趣的任何类型的神经元？”
科学家已经解决了基因表达的一部分难题，因为先前的研究已经表明，那些被称为转录因子的蛋白质通过结合附近的DNA来帮助打开或关闭特定基因的方面起着关键作用。
我们还知道，受到RNA结合蛋白控制的RNA剪接的过程，可以为该神经元增加额外的一层调节层。一旦一个基因被激活打开，可以通过RNA剪接创建不同版本的RNA分子。
But before the SMU study was done, which was published in the journal eLife, it was not exactly clear what the logistics of creating that diversity was.
但在SMU的研究完成之前，还不清楚创造这种多样性的逻辑是什么。
“在此之前，科学家们大都将注意力集中在转录因子上，转录因子是基因表达的第一层。”Norris说：“这一层通常被看作是产生特定神经元类型的关键。我们添加了第二层，并显示（转录因子和RNA结合蛋白）必须适当地协调。”
Norris指出：“这是第一次在单个神经元中发现基因表达的协调性。”
研究人员利用古老的传统和尖端的遗传学技术，观察了同样在人类身上发现的sad-1基因的RNA是如何被剪接在秀丽隐杆线虫的单个神经元中。他们发现sad-1在所有的神经元中都是开启的，但是sad-1在不同的神经元类型中经历了不同的剪接模式。
虽然转录因子并没有直接参与sad-1基因的RNA剪接，但它们作为激活的基因在不同类型的神经元中对RNA结合蛋白进行的编码是不同的。正是这些RNA结合蛋白控制着RNA的剪接。
Norris说：“一旦该基因被打开，这些因素就会进入，并巧妙地改变了该基因的含量。”结果，sad-1按照神经元特异性模式被剪接了。他们还发现，在不同的神经元中， 协调调节(coordinated regulation)有不同的细节。
“你可以想象两个不同的神经元想要达到相同的目标。他们要么走完全相同的路径到达那里，要么走不同的路径。”Norris说：“在这项研究中，我们发现，目前为止的答案是不同的路径。”即便在单个神经元中，也存在多个不同的基因表达层，它们共同让这个神经元成为独一无二的神经元。”
Norris之所以使用蠕虫神经元作为研究对象，是因为“蠕虫与人类不同，我们知道每个蠕虫神经元的位置以及它应该达到的目的。因此，我们可以非常自信地知道哪些基因负责哪一个神经过程。
“这项研究之中的非常具体的细节并不适用于人类。但希望所涉及的原则将会适用于人类，”Norris解释说，“从过去几十年对蠕虫神经系统的研究来看，发现对蠕虫行为有特殊影响的特定基因，随后被证明对人类神经中的相同类型的事物负责。”
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