脊髓是我们中枢神经系统的重要组成部分：它将大脑与身体的其他部分连接起来，并在协调我们的感觉与我们的行动方面发挥着至关重要的作用。跌倒、暴力、疾病——各种形式的创伤都可能对脊髓造成不可逆转的损伤，导致瘫痪，有时甚至死亡。

尽管包括人类在内的许多脊椎动物都无法从 脊髓 受伤，一些动物脱颖而出。例如，蝾螈 (Ambystoma mexicanum) 是一种产自墨西哥的蝾螈，在受伤后具有非凡的脊髓再生能力。当蝾螈的尾巴被截肢时，神经 干细胞 驻留在脊髓中的尾巴被募集到受伤部位以重建尾巴。到目前为止，科学家们只能在该过程开始几天后检测到这种活动。

“截肢四天后，干 细胞 在损伤的大约一毫米内，脊髓再生和替换丢失的神经元的速度是正常速度的三倍，”该研究的共同第一作者 Emanuel Cura Costa 解释说。 “干细胞在受伤后的前四天做了什么，这才是真正的谜。”

为了解脊髓再生的最初时刻发生了什么，阿根廷国家科学技术研究委员会 (CONICET) 和奥地利分子病理学研究所 (IMP) 的研究人员联手在 数学模型 并使用最新的成像技术测试其在蝾螈组织中的预测。他们发表在 eLife 上的发现表明 神经干细胞以高度同步的方式加速它们的细胞周期，激活沿着脊髓传播。

同步再生：细胞跟随节奏

在未受伤的脊髓中，细胞不同步地增殖：一些细胞在分裂成两个细胞以维持生长之前积极复制它们的 DNA，而一些细胞只是在休息。

科学家的模型预测，这可能会在受伤后发生巨大变化：受伤附近的大多数细胞会跳到细胞周期的特定阶段，以同步和一致增殖。

“我们开发了一种工具来追踪正在生长的蝾螈脊髓中的单个细胞。不同的颜色标记静止和活跃的细胞，这使我们能够在显微镜下看到细胞增殖的程度和速度，”IMP 的 Elly Tanaka 实验室的博士后和本研究的共同第一作者 Leo Otsuki 说。 “我们很高兴看到理论预测与实验结果之间的匹配。”

细胞在再生脊髓中以合唱方式繁殖的方式在动物中是特殊的。细胞如何在将近一毫米（单个细胞大小的 50 倍）上协调它们的工作？

一个神秘的信号协调再生

“我们的模型让我们意识到必须有一种或多种信号通过组织传播 受伤，就像波浪一样，增殖细胞的区域会扩大，”CONICET 的职业研究员兼液体与生物系统物理研究所 (IFLySIB) 的 SysBio 小组负责人 Osvaldo Chara 解释道。 “这个信号可能就像一个信使，指示干细胞增殖。”

研究人员怀疑这种神秘的信使有助于重新编程干细胞以快速分裂并再生截肢组织。他们的工作在空间和时间上精确定位了这个信号，并为进一步表征它铺平了道路。

“将数学模型与我们在组织成像方面的专业知识相结合是了解脊髓如何开始再生的关键，”IMP 的资深科学家 Elly Tanaka 说。 “下一步是确定促进脊髓再生的分子——这对脊髓损伤患者具有巨大的治疗潜力。”