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神经元属性的可变性

电活性是神经元的基本特征,但科学家们最近发现这种属性并不是一成不变的,研究显示,增强或减弱中间神经元的活性,会引发分子水平上的改变,最终加快或延迟细胞放电。相关论文发表在九月十日的Science杂志上。

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“过去我们一直认为,神经元的身份和属性主要取决于遗传学程序,神经元身份一旦确立就不会再发生改变,”哥伦比亚大学的神经科学家Attila Losonczy评论道。“这项研究为我们提供了有力证据,证明成体大脑中的神经元基础属性其实受到活性依赖机制的调节”


中间神经元的主要功能是形成神经元之间的连接。大多数中间神经元是抑制性的(抑制其他神经元的激发),不过抑制性中间神经元还包括很多种亚型。“这是一个多样性很高的庞大群体,”这项研究的领导者,伦敦国王学院的Oscar Marin说。他和同事对其中的FS PV篮状细胞(fast-spiking parvalbumin-expressing basket cell)进行了研究,这种细胞在学习过程中起到了重要的作用。FS PV细胞还可以继续分为不同的亚型,有些细胞立刻激发,有些则表现出显著的延迟,Marin解释道。


研究人员在小鼠大脑皮层中发现,激发延迟的FS PV细胞中转录因子Er81高水平表达,而快速激发的细胞中Er81表达水平很低。随后他们建立了缺乏Er81的基因工程小鼠,结果FS PV细胞不再表现出激发延迟,而且介导激发延迟的钾离子通道Kv1.1明显减少。研究还表明,Er81与Kv1.1基因的启动子区域互作,可以直接调控这种该通道的表达。


进一步研究显示,转录因子Er81是建立和维持电生理学属性所必需的,成体大脑皮层以活性依赖的方式调控Er81的水平。增强中间神经元的活性(通过药物或训练),Er81阳性细胞在大脑皮层中的比例降低,激发延迟的细胞减少。减弱中间神经元的活性则会起到相反的效果。


研究人员指出,在成年小鼠的大脑皮层中神经元属性是动态改变的,这将对神经连接组学产生重要影响。“神经连接组学旨在通过神经元连接来理解神经学机理”,这类研究通常默认神经元有固定的身份和功能。Marin认为,研究者们现在需要考虑神经元属性的可变性。


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