轴突是神经元的长线状延伸，向其他脑细胞发送电信号。由于轴突连接，我们的大脑和身体可以完成所有必要的任务。甚至在我们出生之前，我们就需要轴突在整个灰质中的区域中生长，并随着大脑的发育而正确地连接。UNC医学院的研究人员现在发现了导致连接错误并导致罕见但使人衰弱的神经发育状况的关键原因。
由UNC-ChapelHill细胞生物学和生理学教授EvaAnton博士领导的研究人员发表在《发展细胞》杂志上，研究人员展示了两个基因突变如何改变神经元纤毛的功能-在许多细胞上都发现了类似天线的突起类型。导致的纤毛功能异常会影响轴突的连通性，并导致罕见的Joubert综合征相关疾病（JSRD）。
UNC神经科学中心的成员安东说：“我们的实验表明，睫状信号传导促进了轴突束发育和连接的适当模式。”“破坏纤毛信号可以导致JSRD中的轴突畸形。”
尽管在大多数细胞类型中都发现了纤毛，但直到最近，它们在大脑发育中的重要性仍未得到充分认识。
现在，科学家们知道纤毛会感知周围的环境，而功能异常的纤毛会破坏胎儿发育过程中的轴突生长和连通性。患有纤毛功能异常以及相关的不规则轴突生长和连通性的婴儿可以患JSRD。臼齿征是在脑部MRI图像中可检测到的轴突突出的特征性缺陷，通常用于诊断JSRD。患有这种疾病的人会经历发育迟缓，智力障碍，呼吸节律异常，身体运动控制困难以及其他严重的健康问题。但是如何发生还不清楚。
Anton和同事使用两种神经元特有的小鼠遗传模型，即两个基因Arl13b和Inpp5以及来自JSRD患者的相关人类突变，以及原发性纤毛信号的化学遗传和光遗传操纵，研究了纤毛如何功能失调并影响轴突连接性在大脑发育期间。
在小鼠中，他们发现删除Arl13b或Inpp5e会削弱初级纤毛充当信号传导枢纽的能力，从而使他们能够研究纤毛驱动的信号传导如何调节正常大脑和JSRD脑中的轴突生长和连通性。Anton及其同事继续描绘了纤毛驱动的细胞信号传导变化，特别是通过主要信号蛋白PI3KAKT介导的变化，而AC3有效地调节了轴突行为。
在这项研究之前，尚不清楚原发纤毛在大脑连接性出现中的意义。研究界也没有确切地了解纤毛失调如何导致Joubert综合征相关疾病的轴突道缺陷。
安东说：“通过揭示原发性纤毛在大脑连接性出现中的重要性，这项研究有助于我们了解纤毛失调是如何导致与乔伯特综合征相关的轴索道缺陷的。”“我们的研究表明，将来可以对纤毛信号的精确操纵进行测试，并用于减轻纤毛病（例如JSRD）中的神经元连接缺陷。”