PNAS:神經元數量在激活誘導大腦神經元興奮性增強的重要性

2020-12-01 騰訊網

2020年8月3日，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)、上海腦科學與類腦研究中心、神經科學國家重點實驗室蒲慕明研究組在《Proceedings of the National Academy of Sciences》雜誌在線發表了題為《同步激活大量神經元細胞群引起全腦皮層神經元興奮性增強》的研究文章。

這項工作利用光遺傳技術，通過同步激活小鼠不同皮層區域的神經元細胞群，發現大量神經元群被重複激活會造成局部和全腦皮層神經元興奮性增強的現象。這種增強效應需要大腦皮層同一區域或者不同區域的大量神經元被共同激活，還依賴於NMDA受體的活性。皮層-丘腦-皮層環路也可能對這種增強效果做出貢獻。

大腦的一個基本特點是具有活動依賴的結構和功能可塑性。這種可塑性體現在重複出現的感覺刺激會使大腦產生適應性改變，從而使得大腦皮層神經元在以後出現同樣刺激時做出更有效的響應。該項研究結果強調了神經元數量在共同激活誘導大腦神經元興奮性增強方面的重要性。該結果表明一定數目皮層神經細胞的同步電活動可以廣泛影響整個大腦皮層。這一結果可能為局部經顱磁刺激（TMS）和經顱電刺激（tDCS）有效影響整個大腦功能提供潛在作用機制。

該工作張燈、閆行健為共同第一作者，在蒲慕明研究員的指導下完成。本課題受到國家自然科學基金委員會、中科院和上海市政府的資助。

圖註：左邊，在小鼠大腦皮層表面給予的4種不同空間分布的雷射共刺激。藍色方塊表示雷射刺雷射斑，4種共激活刺激使用的光斑總面積相同；右邊，4種不同的雷射共刺激後，得到的結果趨勢相同。即共同刺激之後，測試刺激誘導產生的神經元反應增強。小鼠大腦上的藍色方塊為檢測刺雷射斑，下方放大的圓圈中為神經元與記錄電極示意圖。紅色為表達光激活通道ChR2的神經元，右側方框中顯示了檢測光斑引起的神經電活動在共刺激前（虛線）後（實線）的比較。灰色虛線為刺激起始時間，藍色橫線為刺激時長。

報導來源：中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心

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