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    我国学者揭示兴奋性自突触增强神经元簇状发放新机制

    日期 2018-11-29   来源:生命科学部   作者:张洪亮、殷文璇、冯雪莲  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(项目编号:31430038、31630029、 31661143037、81571275)等资助下,北京师范大学舒友生课题组在神经元自突触研究领域取得重要进展,揭示了兴奋性自突触增强神经元簇状发放的新机制。研究成果以“Autapses Enhance Bursting and Coincidence Detection in Neocortical Pyramidal Cells”(自突触增强新皮层锥体细胞簇状发放和重合事件检测)为题,于2018年11月20日在Nature Communications(《自然•通讯》)上在线发表。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-07317-4。

      大脑皮层由数目庞大的多种神经元组成,神经元之间通过突触连接形成各种功能神经环路。神经元的簇状发放有利于提高突触传递的忠实性和非线性整合,从而有效地把皮层信息往皮层下核团传递,增强脑区间的功能性连接。自突触(autapse)是神经元的轴突与自身的树突或胞体形成的特殊的突触结构。舒友生课题组前期发现在特定类型的中间神经元-快发放神经元中存在抑制性的自突触。但兴奋性锥体细胞的自突触是否有功能以及是否调节神经元的簇状发放尚不清楚。

      舒友生课题组利用膜片钳记录技术同时记录一个神经元的胞体和轴突,并在靠近胞体的一端用双光子激光将轴突烧断,阻断了动作电流从轴突回传到胞体,但不影响其传到轴突末梢介导突触传递。课题组在前额叶的锥体细胞胞体上记录到清晰的自突触电流,证实了自突触不是冗余和随机的,而是与细胞类型的功能相适应的重要结构,具有突触传递功能。课题组进一步发现自突触的激活可增强兴奋性神经元的反应性,增强簇状发放,并且有利于对重合事件的检测。此项研究成果为进一步揭示自闭症、精神分裂症等神经系统疾病的发病机理提供了新的思路。

    图. 兴奋性自突触及其功能。前额叶皮质锥体神经元的自突触仅表达谷氨酸受体AMPARs;自突触促进神经元的簇状发放,增强脑区间的功能性连接。AMPARs:α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体;PFC:前额叶皮质;habenula:缰核;pon:脑桥。




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