徐晗課題組揭示前額葉皮層抑制性神經元在社交行為中的活動規律

2020-12-01 中國生物技術網

大腦的興奮性與抑制性就好像一輛汽車的油門和剎車，兩者在相互配合、相互制衡中，促進人的正常社交行為的發生。

近年來，浙江大學醫學院/附屬第二醫院徐晗教授課題組一直專注於「社交行為與社交障礙神經機制」的基礎研究。近日，課題組揭示了前額葉皮層抑制性神經元在社交行為中的活動規律，並發現了其調控社交行為的神經網絡活動機制。這不僅加深了人類對社交行為發生機制的認識，並為自閉症等神經精神疾病患者社交障礙的治療提供了新思路。

這一研究於美國東部時間7月22日在線發表在國際知名期刊《科學進展》（Science Advances）。

前額葉皮層調控社交行為的抑制性神經元和網絡活動機制

技術的進步打開研究的視野

人在清醒的時候，有高達80%的時間都在從事各種形式的社會交往活動。社交是人的基本需求，對於個人的成長和身心健康都是不可或缺的。然而不幸的是，社交障礙是自閉症、抑鬱症、精神分裂症以及社交焦慮症等主要精神疾病的一個高度共有病徵，嚴重危害患者的日常生活和工作。

科學界對影響社交行為的興奮性神經元開展了良好的研究，但是一直以來對抑制性神經元的作用卻知之甚少。這是因為，抑制性神經元的數量相對較少，僅佔全部皮層神經元的10-20%，而且這些為數不多的抑制性神經元種類繁多。長期以來缺乏有效的手段，在體準確地鑑定特定類型的抑制性神經元並記錄它們的活動，也很難對這些神經元的活動進行特異性的操縱。

近年來，得益於抑制性神經元類型特異的轉基因小鼠的製備，以及在體多通道記錄、光遺傳學和藥理遺傳學等先進實驗技術的發展，科研人員才有機會直接記錄這些神經元並研究它們在社交行為中的功能。

不同類型的神經元在社交行為中發揮不同的作用

研究中，徐晗課題組對小鼠前額葉皮層中PV陽性神經元和SST陽性神經元，這兩大類抑制性神經元開展了深入研究。

研究人員發現，在社交行為發生時，前額葉皮層PV陽性神經元動作電位發放率增加並在網絡水平產生低頻伽瑪振蕩活動。低頻伽瑪振蕩能夠有效協同前額葉皮層興奮性神經元的活動，從而有利於促社交行為的發生。

「PV陽性神經元好比一個交響樂團的指揮家，指揮不同樂器的演奏者形成一個和諧的整體，彈奏出悅耳動聽的音樂。」徐晗說。

那麼，SST陽性神經元在社交行為中發揮什麼樣的作用呢？

在小鼠發生社交行為時，SST陽性神經元動作電位發放率沒有發生顯著變化，且抑制這一神經元對社交行為和伽瑪振蕩能量也不會產生影響。但有趣的是，與PV陽性神經元一樣，當以低頻伽瑪頻率激活SST陽性神經元時也能夠增加低頻伽瑪振蕩能量並產生促社交行為效應。這一發現提示，除了PV陽性神經元之外，SST陽性神經元也可能作為改善社交障礙的潛在治療靶點。

徐晗教授課題組成員

找到指揮社交行為中的關鍵

前額葉皮層抑制性神經元究竟是如何調控社交行為的呢？徐晗認為，網絡低頻伽瑪振蕩在這裡發揮了重要作用。

單個抑制性神經元可以發放動作電位，而數量眾多的神經元群體則可以產生一定頻率範圍的網絡振蕩活動，其中低頻伽瑪振蕩是指20-50 Hz的網絡振蕩活動。在徐晗看來，這個振蕩好比交響樂團指揮家的手勢，不同樂器的演奏者按照指揮家的手勢有規律地彈奏，才能產生美妙的音樂。

浙大研究人員闡明了社交行為發生的一個重要神經網絡活動機制，即增加前額葉皮層低頻伽瑪振蕩活動可以促進小鼠的社交能力。因此，調控低頻伽瑪振蕩可能作為臨床上治療神經精神疾病社交障礙的有效幹預方式。

課題組成員劉玲、許海峰、汪軍、李傑和田園園為該論文共同第一作者，徐晗教授為通訊作者。

本次研究受到科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、浙江省自然科學基金等項目的資助。

論文連結：https://doi.org/10.1126/sciadv.aay4073

（文 柯溢能/圖片由受訪人提供）

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