發現調控腦皮層中間神經元環路發育的新機制—新聞—科學網

2020-12-04 科學網
復旦大學腦科學研究院禹永春課題組
發現調控腦皮層中間神經元環路發育的新機制

 

 

 

 

 復旦大學發現調控腦皮層中間神經元環路發育的新機制

 

科學網8月12日上海訊（記者黃辛）復旦大學腦科學研究院禹永春課題組在最新研究中發現調控腦皮層中間神經元環路發育的新機制，揭示了在腦皮層發育早期腦皮質Ⅰ層（Cortical layerⅠ）內中間神經元間電偶聯（Electrical coupling）對其化學性突觸發育的重要作用。8月11日，相關研究成果在線發表於《自然-通訊》。

 

腦皮層是個極為複雜的系統，包含100億個左右的神經元，神經元之間形成錯綜複雜的神經網絡。神經環路是大腦神經系統的基礎，神經元與神經元之間的相互聯繫依賴於突觸，這些彼此聯繫的神經元構成一定的神經環路來發揮大腦的高級功能。根據其在突觸聯繫中的作用，大腦皮質神經元主要可以分為興奮性神經元和抑制性神經元（中間神經元）。雖然中間神經元在大腦皮層總神經元中僅佔20%左右，但神經元環路功能上卻起到了至關重要的作用。已發現多種神經系統疾病的發生，如癲癇、自閉症、精神分裂症和躁鬱症等，與中間神經元環路發育異常有關。然而，中間神經元間是如何形成精確的突觸聯繫目前並不清楚。另外，中間神經元間同時存在化學性突觸（以神經遞質為媒介）和電突觸（電偶聯為媒介）兩種突觸形式。儘管中間神經元間電突觸的重要功能逐漸被神經科學家所關注，然而電突觸是否可以調控中間神經元間化學性突觸的發育是目前神經發育學研究所面臨的重要科學問題。

 

在這項研究中，研究人員利用腦片多通道膜片鉗記錄技術揭示了電突觸和化學突觸幾乎同時在腦皮質Ⅰ層內中間神經元間發育形成。同時，發現具有雙向性化學聯繫的中間神經元間更容易形成電突觸聯繫。值得關注的是，幹擾中間神經元間電突觸可以顯著抑制雙向化學性突觸的形成，而對單向化學突觸聯繫沒有影響。再次，發現電突觸可以顯著促進中間神經元動作電位的發放和同步化。然而，幹擾中間神經元間電突觸形成可以顯著壓抑中間神經元間的同步化放電活動。研究人員進一步研究發現壓抑中間神經元間電突觸聯繫可以顯著降低興奮性突觸輸入。

 

「研究表明，電偶聯對中間神經元間化學性突觸的形成具有精確調控作用。」 禹永春表示，這項研究不僅為深入理解大腦皮層中間神經元環路發育有著重要意義，同時為腦神經環路發育異常相關疾病的診斷和治療方面提供了新思路。

 

 

 

 

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