生物物理所發現調控皮層中間神經元發育成熟的新機制

　　12月7日，中國科學院生物物理研究所王曉群研究組在國際腦科學雜志CerebralCortex上在線發表了題為Early Excitatory Activity-dependent Maturation of Somatostatin Interneurons in Cortical Layer 2/3 of Mice 的研究成果，該工作系統闡明了運動皮層M2中Somatostatin（SST）陽性中間神經元自身發育的重要時間窗口，以及對其進行調控的關鍵因素。

　　大腦皮層作為調控生物體運動和思維的中樞神經系統，具有復雜的細胞構成和環路連接。在大腦皮層中，約有20%的神經元為GABA能的中間神經元，這些中間神經元根據其形態、生理特性的不同可以分為多種亞類，這些亞類功能各異，相互結合，從而精確地調節著神經網絡的復雜活動。其中SST陽性中間神經元出現較早，在快速發放（fast-spiking）類型中間神經元出現之前，對于局部神經網絡的建立和發育起到了至關重要的作用，但現今的報道并未對SST中間神經元自身成熟的特征及其早期的發育調控機制給出明確的結論。

　　研究人員首次系統地對小鼠出生后第1天至第30天各個時間段的大腦皮層2/3層中SST中間神經元各項電生理特征和形態特征進行了收集，并基于這些數據分析發現出生后的前兩周是SST中間神經元發育的關鍵時期，這類神經元會在這段時間快速成熟，在出生后第15天以后其自身的電生理參數基本趨于穩定。同時研究人員利用雙通道膜片鉗技術進行了SST中間神經元和附近的錐體細胞之間化學突觸聯系檢測，發現這些突觸聯系也隨著發育的進程不斷地增強。之后為了探究這些來自其他細胞的輸入是否對SST陽性中間神經元發育產生影響，研究人員采用向皮層注射毒素的方法對不同時間的突觸傳遞能力進行干擾，并首次發現在出生后第1天干擾突觸傳遞后，SST中間神經元自身的發育明顯滯后，而在第8天進行干擾則不會影響這類中間神經元的成熟。為了進一步說明是哪種神經元的突觸聯系導致了這一現象，研究人員利用胚胎電轉技術，將能夠抑制神經元興奮性的Kir2.1通道僅表達在小鼠皮層椎體細胞內。結果顯示當錐體細胞興奮性降低時，SST中間神經元的自身成熟將會明顯滯后，這種延遲效果至少持續到出生后一個月。基于以上研究，研究人員首次報道并提出SST中間神經元自身的成熟與錐體細胞的支配強度和作用時間密切相關。這一全新的結論完善了SST中間神經元在皮層發育過程中獨特的成熟特性及其調控機制，同時該研究結果及思路將為研究皮層局部神經網絡的發育、環路內興奮－抑制平衡等方面提供新的想法和理論基礎。

　　該工作由王曉群課題組獨立完成。王曉群為該文的通訊作者，課題組助理研究員潘娜及博士方艾為該文的第一作者。該研究得到國家科技部、自然科學基金委和中科院的項目支持。