重新認識大腦「中間神經元」|腦科學頂刊導讀024期

2020-12-04 腦科學君

頂刊導讀目錄 24期

1，無義Shank3突變削弱了前額葉樹突棘中鈣瞬變的抑制性調節

2，考夫曼眼腦血管症候群的鼠直系同源蛋白Ube3b通過泛素化Ppp3cc調節突觸數量

3，少突膠質細胞譜系中的鈣信號:調節因子及其推論

4，機械敏感性離子通道：與機械轉導機制相關的結構特徵

5，作為吸引子和控制器的中間神經元類型

1，無義Shank3突變削弱了前額葉樹突棘中鈣瞬變的抑制性調節

期刊：Molecular Psychiatry

作者：Роза

SHANK3基因在興奮性突觸中編碼突觸後支架蛋白，幹擾該基因的表達與神經發育障礙（例如Phelan-McDermid症候群、自閉症譜系障礙和精神分裂症）相關。神經皮質和海馬中大多與SHANK3相關的研究都關注於錐體神經元的障礙。然而，GABA能中間神經元同樣也接受興奮性傳入，可能也是構成性SHANK3幹擾的靶點。

本研究利用亞細胞解析度雙光子顯微鏡觀察清醒小鼠的前額葉皮層微環路。重點關注了能夠截短SHANK3基因且與皮質功能障礙相關的無義R1117X突變，該突變體在頂端樹突棘中具有異常升高的鈣瞬變。而突觸鈣調節異常是由於通過降低NMDA受體電流和以樹突靶向的促生長素抑制素（SST）的GABA能中間神經元的興奮而導致的樹突抑制作用的喪失。值得注意的是，SST中間神經元中NMDA受體亞基GluN2B的上調可糾正過度的突觸鈣信號，並緩解R1117X突變體的學習缺陷。

這些發現揭示了靶向樹突的中間神經元，以及更廣泛地樹突棘抑制性調控，這是SHANK3功能障礙的關鍵微環路機制。

2，考夫曼眼腦血管症候群的鼠直系同源蛋白Ube3b通過泛素化Ppp3cc調節突觸數量

期刊：Molecular Psychiatry

作者：Роза

神經元中Ube3b丟失導致軸突分支明顯受損

考夫曼眼腦血管症候群（Kaufman oculocerebrofacial syndrome, KOS）是一種由於編碼泛素連接酶E3B的Ube3b雙等位基因突變從而導致的嚴重常染色體隱性遺傳疾病，其特徵表現為智力傷殘、發育遲緩、小頭畸形和特徵性畸形。

本研究結果表徵了小鼠直系同源物Ube3b的神經元功能，並顯示Ube3b呈現出細胞自主方式來調節樹突狀分支。Ube3b/神經元出現樹突棘密度增加、形態異常的現象，且改變了突觸的生理活動和海馬迴路活動。此外，背側前腦特異性Ube3b/的動物還表現出空間學習能力受損、社交行為改變以及重複性行為。

文中進一步研究證明，Ube3b通過泛素化鈣調磷酸酶的催化性γ-亞基——Ppp3cc，而Ube3b的缺失與樹突棘密度增加密切相關。本研究提供了對基因工程小鼠模型中智力障礙樣表型潛在分子病理學的見解。

3，少突膠質細胞譜系中的鈣信號:調節因子及其推論

期刊：Annual Review of Neuroscience

作者：Ann Yang

少突膠質細胞譜系的細胞表達了多種Ca2+通道和受體，這些通道和受體調節著少突膠質細胞祖細胞（OPC）以及少突膠質細胞的形成和功能。本文定義了那些調節Ca2+信號、OPC發育和髓鞘形成的關鍵通道和受體；討論了細胞內Ca2+的調節如何反過來在健康神經系統和病理條件下影響OPC和少突膠質細胞的生物學。

OPC和少突膠質細胞中神經遞質對Ca2+通道和受體的激活集中於調節細胞內Ca2+，從而使Ca2+信號成為活性驅動髓鞘化的主要候選介質。最近的證據確實表明，少突膠質細胞中Ca2+的局部變化可以調節髓鞘的形成和重塑，並可能調節少突膠質細胞和OPC的其他功能。因此，解碼OPC和髓鞘少突膠質細胞如何整合和處理Ca2+信號，對於全面了解中樞神經系統的形成、健康狀況和功能將非常重要。

4，機械敏感性離子通道：與機械轉導機制相關的結構特徵

期刊：Annual Review of Neuroscience

作者：Ann Yang

機械敏感性離子通道的激活是許多需要機械力感覺的基本生理過程的基礎。不同的機械性敏感通道具有獨特的結構和機械轉導機制，以適應其生物學作用。機械敏感性通道如何工作在過去的十年中已得到廣泛研究，尤其是在動物中。

本文回顧了這些通道的功能和結構特徵中的關鍵發現，並強調了與每個特定通道的機械轉導機制相關的結構特徵。

5，作為吸引子和控制器的中間神經元

期刊：Annual Review of Neuroscience

作者：Ann Yang

皮層的中間神經元在形狀、生理學和其他屬性上顯示出驚人的差異，這使我們難以對其進行適當分類。我們曾建議根據中間神經元的類型在皮層處理中的作用來進行定義。

本研究中，我們重新審視如何根據中間神經元的分工和作為皮層信息流的控制者來編碼其多樣性的問題。我們認為發展軌跡為了解中間神經元的多樣性提供了指導，且亞型同一性是使用在潛在的基因調控網絡中產生吸引子狀態的轉錄因子的構型編碼生成的。

本文介紹了更新的中間神經元三級模型：首先將中間神經元分配到幾個主要類別中，然後進行最終的細化，在皮層內固定後創建子類，最後進行狀態確定以反映將中間神經元併入功能迴路集成。文末，我們討論了主要的中間神經元類在進化上既古老又保守的發現。

我們提出皮質系統的複雜性是由系統發育上較舊的中間神經元類型產生的，輔以主要神經元多樣性的進化增加。這表明中間神經元類型的自然神經生物學定義可能源於它們的發育起源和計算功能之間的匹配。

校審：Freya（brainnews編輯部）

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2，腦科學頂刊導讀022期｜聚焦學習和記憶

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