Science顛覆性發(fā)現(xiàn)：神經(jīng)元可以變身
日期：2015-09-14 09:15:18
電活性是神經(jīng)元的基本特征，但科學家們最近發(fā)現(xiàn)這種屬性并不是一成不變的，研究顯示，增強或減弱中間神經(jīng)元的活性，會引發(fā)分子水平上的改變，最終加快或延遲細胞放電。相關論文發(fā)表在九月十日的Science雜志上。
“過去我們一直認為，神經(jīng)元的身份和屬性主要取決于遺傳學程序，神經(jīng)元身份一旦確立就不會再發(fā)生改變，”哥倫比亞大學的神經(jīng)科學家Attila Losonczy評論道。“這項研究為我們提供了有力證據(jù)，證明成體大腦中的神經(jīng)元基礎屬性其實受到活性依賴機制的調(diào)節(jié)”
中間神經(jīng)元的主要功能是形成神經(jīng)元之間的連接。大多數(shù)中間神經(jīng)元是抑制性的（抑制其他神經(jīng)元的激發(fā)），不過抑制性中間神經(jīng)元還包括很多種亞型。“這是一個多樣性很高的龐大群體，”這項研究的領導者，倫敦國王學院的Oscar Marin說。他和同事對其中的FS PV籃狀細胞（fast-spiking parvalbumin-expressing basket cell）進行了研究，這種細胞在學習過程中起到了重要的作用。FS PV細胞還可以繼續(xù)分為不同的亞型，有些細胞立刻激發(fā)，有些則表現(xiàn)出顯著的延遲，Marin解釋道。
研究人員在小鼠大腦皮層中發(fā)現(xiàn)，激發(fā)延遲的FS PV細胞中轉(zhuǎn)錄因子Er81高水平表達，而快速激發(fā)的細胞中Er81表達水平很低。隨后他們建立了缺乏Er81的基因工程小鼠，結(jié)果FS PV細胞不再表現(xiàn)出激發(fā)延遲，而且介導激發(fā)延遲的鉀離子通道Kv1.1明顯減少。研究還表明，Er81與Kv1.1基因的啟動子區(qū)域互作，可以直接調(diào)控這種該通道的表達。
進一步研究顯示，轉(zhuǎn)錄因子Er81是建立和維持電生理學屬性所必需的，成體大腦皮層以活性依賴的方式調(diào)控Er81的水平。增強中間神經(jīng)元的活性（通過藥物或訓練），Er81陽性細胞在大腦皮層中的比例降低，激發(fā)延遲的細胞減少。減弱中間神經(jīng)元的活性則會起到相反的效果。
研究人員指出，在成年小鼠的大腦皮層中神經(jīng)元屬性是動態(tài)改變的，這將對神經(jīng)連接組學產(chǎn)生重要影響。“神經(jīng)連接組學旨在通過神經(jīng)元連接來理解神經(jīng)學機理”，這類研究通常默認神經(jīng)元有固定的身份和功能。Marin認為，研究者們現(xiàn)在需要考慮神經(jīng)元屬性的可變性。
