復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院、復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員禹永春與傅穎慧等，經(jīng)多年研究發(fā)現(xiàn)，先驅(qū)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“無尺度”特性。近日，相關(guān)論文在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《e生命》上。

大腦皮層是極為復(fù)雜的系統(tǒng)，包含100億個(gè)左右的神經(jīng)元，神經(jīng)元之間形成錯(cuò)綜復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)處理和執(zhí)行各種腦高級(jí)功能，如學(xué)習(xí)、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)研究面臨的重要問題。受啟發(fā)于星際網(wǎng)絡(luò)等其他復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的建立及計(jì)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(cè)大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立符合“無尺度”特性，即大腦皮層網(wǎng)絡(luò)在發(fā)育過程中存在樞紐神經(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(cè)大腦皮層中最先遷移至腦皮層并成熟的先驅(qū)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(shè)，課題組利用轉(zhuǎn)基因小鼠在體標(biāo)記了先驅(qū)中間神經(jīng)元，系統(tǒng)研究了先驅(qū)中間神經(jīng)元電生理、形態(tài)學(xué)以及分子表達(dá)特性。研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于晚期產(chǎn)生的中間神經(jīng)元，先驅(qū)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(qū)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(qū)中間神經(jīng)元，可顯著影響皮層同步化網(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“無尺度”特性，對(duì)理解大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)育具有重要意義。