復旦大學(xué)腦科學(xué)研究院、復旦大學(xué)醫學(xué)神經(jīng)生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室研究員禹永春與傅穎慧等,經(jīng)多年研究發(fā)現,先驅中間神經(jīng)元在大腦皮層發(fā)育早期神經(jīng)元同步化放電和神經(jīng)環(huán)路建立中發(fā)揮關(guān)鍵作用,并首次闡明了大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )建立的“無(wú)尺度”特性。近日,相關(guān)論文在線(xiàn)發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《e生命》上。
大腦皮層是極為復雜的系統,包含100億個(gè)左右的神經(jīng)元,神經(jīng)元之間形成錯綜復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ),負責處理和執行各種腦高級功能,如學(xué)習、記憶等。神經(jīng)元是如何逐步裝配成一個(gè)功能性網(wǎng)絡(luò )的?大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )形成有什么特點(diǎn)?這些是目前腦科學(xué)研究面臨的重要問(wèn)題。受啟發(fā)于星際網(wǎng)絡(luò )等其他復雜網(wǎng)絡(luò )的建立及計算神經(jīng)科學(xué)目前所取得的成果,禹永春及其課題組成員推測大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的建立符合“無(wú)尺度”特性,即大腦皮層網(wǎng)絡(luò )在發(fā)育過(guò)程中存在樞紐神經(jīng)元,這些樞紐神經(jīng)元在大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )建立中起到了至關(guān)重要的作用。同時(shí),他們推測大腦皮層中最先遷移至腦皮層并成熟的先驅中間神經(jīng)元最有可能成為樞紐神經(jīng)元。
為了證實(shí)這些假設,課題組利用轉基因小鼠在體標記了先驅中間神經(jīng)元,系統研究了先驅中間神經(jīng)元電生理、形態(tài)學(xué)以及分子表達特性。研究發(fā)現,相對于晚期產(chǎn)生的中間神經(jīng)元,先驅中間神經(jīng)元可與更多的興奮性神經(jīng)元形成突觸聯(lián)系。在發(fā)育早期刺激單個(gè)先驅中間神經(jīng)元,可以影響整個(gè)大腦皮層同步化網(wǎng)絡(luò )放電活動(dòng)。進(jìn)一步地選擇性“殺死”先驅中間神經(jīng)元,可顯著(zhù)影響皮層同步化網(wǎng)絡(luò )放電活動(dòng),以及興奮性神經(jīng)元抑制性突觸輸入。該研究闡明了大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )建立的“無(wú)尺度”特性,對理解大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )發(fā)育具有重要意義。
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