神经干细胞的分化和自我更新是一个胞外和胞内信号协同调节的过程。胰岛素和类胰岛素生长因子Ⅰ被证明在神经系统的分化和神经干细胞的发育过程中都发挥了重要的作用。在本论文的第一部分实验中,我们发现胰岛素可以剂量依赖的促进神经干细胞向神经元分化,但对胶质细胞分化的影响并不明显。然而在神经细胞中,传导胰岛素对神经分化功能的下游胞内效应分子目前还不是非常清楚。我们在研究中发现,胰岛素的众多下游信号中,mTOR参与了神经干细胞分化的调节。在胰岛素诱导神经干细胞分化过程中中,mTOR的磷酸化可以被胰岛素激活,并且这种激活作用是依赖PI3K-Akt信号通路的。Rapamycin,这种mTOR特异的抑制剂,可以有效的降低胰岛素诱导的分化神经元的数目,rapamycin存在与否对胶质细胞的分化没有明显的影响。同时,rapamycin的作用还使因胰岛素的促分化作用而减少的神经干细胞的比例得到回升；对分化3天的神经细胞的克隆形成效率的检测表明,不论胰岛素存在与否,rapamycin作用组的克隆形成效率要显著的高于相应的对照组。这些实验结果说明mTOR信号介导了胰岛素对神经干细胞分化和自我更新的调节。　　 目前,研究者们对体外的三维培养体系格外关注,原因与传统的二维培养相比,它可以为细胞提供与体内环境更接近的三维生存环境。本篇论文的第二部分实验中,我们研究了神经干细胞在三维胶原支架上的分化和自我更新的情况与传统的二维培养相比的差别。我们发现,与二维培养条件下均匀铺展的生长状态相比,神经干细胞在三维胶原支架上有相互聚集的趋势。神经细胞的标志物的western检测说明神经干细胞在三维胶原支架上向神经元的分化明显的低于二维培养,而胶质细胞的分化则没有明显的变化。对调节神经干细胞分化和自我更新的bHLH转录因子的定量PCR检测结果显示,具有抑制神经元分化,维持自我更新作用的Id和Hes的mRNA水平在三维培养条件下有显著的升高。这提示了三维培养可能更好的维持了神经干细胞的自我更新。这个推测在随后的克隆形成实验中得到了验证,三维条件下分化的神经干细胞,其克隆形成效率显著性的高于二维。另外,mTOR在三维培养条件下活性下调,rapamycin可以挽救克隆形成效率以及Id1蛋白表达在三维和二维之间的差异。这些结果说明了神经干细胞在三维和二维培养分化和自我更新维持的差别可能受到了mTOR的调节。