複旦大學腦科學研究院、複旦大學醫學神經生物學國家重點實驗室研究員禹永春與傅穎慧等一起，帶領博士研究生王長政等，經多年研究，終發現“先驅中間神經元”在大腦皮層發育早期神經元同步化放電和神經環路建立中有關鍵作用，並首次闡明了大腦皮層神經網絡建立的“無尺度”特性，對理解大腦皮層神經網絡發育和人類由神經環路發育異常引起的相關疾病的診斷和治療有重大意義。
本報訊( 駐地記者 孫國根 通訊員沈莉芸)在國家自然科學基金委重大研究計劃項目和傑出青年項目和上海市科研創新計劃重大項目資助下，複旦大學腦科學研究院、複旦大學醫學神經生物學國家重點實驗室研究員禹永春與傅穎慧等一起，帶領博士研究生王長政等，經多年研究，終發現“先驅中間神經元”在大腦皮層發育早期神經元同步化放電和神經環路建立中有關鍵作用，並首次闡明了大腦皮層神經網絡建立的“無尺度”特性，對理解大腦皮層神經網絡發育和人類由神經環路發育異常引起的相關疾病的診斷和治療有重大意義。近日，該成果已在線發表在國際學術期刊《e生命》(《eLife》)上。
大腦皮層是極為複雜的係統，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，負責處理和執行各種腦高級功能(如學習、記憶等)。然而，神經元是如何逐步裝配成一個功能性網絡?大腦皮層神經網絡形成有什麼特點?這些問題是目前腦科學所麵臨的重要科學問題。受啟發於其它複雜網絡的建立(如星際網絡、人際網絡等)及計算神經科學目前所取得的成果，禹永春及其課題組成員推測大腦皮層神經網絡的建立符合“無尺度”特性，即大腦皮層網絡在發育過程存在“樞紐神經元”，並且這些樞紐神經元在大腦皮層神經網絡建立中起到了至關重要的作用。同時，他們推測大腦皮層中最先遷移至腦皮層並成熟的“先驅中間神經元”最有可能成為樞紐神經元。
據悉，大腦中一個神經元與另一個神經元相接觸的部位叫做“突觸”，它是神經元之間在功能上發生聯係的部位，也是信息傳遞的關鍵部位。而大腦皮層發育過程中，“先驅中間神經元”與大量興奮性神經元形成突觸聯係，影響大腦皮層同步化網絡放電活動，進而調控晚期產生中間神經至興奮性神經元的抑製性輸入。
為了證實這些假設，課題組利用轉基因小鼠在體標記了先驅中間神經元，並且係統研究了“先驅中間神經元”電生理、形態學以及分子表達特性，發現了“先驅中間神經元”的關鍵作用，相對於晚期產生的中間神經元，首次發現“先驅中間神經元”可與更多的興奮性神經元形成突觸聯係。令人吃驚的是，在發育早期刺激單個“先驅中間神經元”可以影響整個大腦皮層同步化網絡放電活動。如進一步地選擇性“殺死”先驅中間神經元可顯著影響皮層同步化網絡放電活動，以及興奮性神經元抑製性突觸輸入。該研究闡明了大腦皮層神經網絡建立的“無尺度”特性，對理解大腦皮層神經網絡發育具有重要意義。
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