“关键神经元”主导大脑网络发育

2019-08-19 10:01:00    健康报网

复旦大学脑科学研究院、复旦大学医学神经生物学国家重点实验室研究员禹永春与傅颖慧等,经多年研究发现,先驱中间神经元在大脑皮层发育早期神经元同步化放电和神经环路建立中发挥关键作用,并首次阐明了大脑皮层神经网络建立的“无尺度”特性。近日,相关论文在线发表在国际学术期刊《e生命》上。

大脑皮层是极为复杂的系统,包含100亿个左右的神经元,神经元之间形成错综复杂的神经网络,负责处理和执行各种脑高级功能,如学习、记忆等。神经元是如何逐步装配成一个功能性网络的?大脑皮层神经网络形成有什么特点?这些是目前脑科学研究面临的重要问题。受启发于星际网络等其他复杂网络的建立及计算神经科学目前所取得的成果,禹永春及其课题组成员推测大脑皮层神经网络的建立符合“无尺度”特性,即大脑皮层网络在发育过程中存在枢纽神经元,这些枢纽神经元在大脑皮层神经网络建立中起到了至关重要的作用。同时,他们推测大脑皮层中最先迁移至脑皮层并成熟的先驱中间神经元最有可能成为枢纽神经元。

为了证实这些假设,课题组利用转基因小鼠在体标记了先驱中间神经元,系统研究了先驱中间神经元电生理、形态学以及分子表达特性。研究发现,相对于晚期产生的中间神经元,先驱中间神经元可与更多的兴奋性神经元形成突触联系。在发育早期刺激单个先驱中间神经元,可以影响整个大脑皮层同步化网络放电活动。进一步地选择性“杀死”先驱中间神经元,可显著影响皮层同步化网络放电活动,以及兴奋性神经元抑制性突触输入。该研究阐明了大脑皮层神经网络建立的“无尺度”特性,对理解大脑皮层神经网络发育具有重要意义。(记者孙国根 通讯员沈莉芸)

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