3月7日，復(fù)旦發(fā)現(xiàn)發(fā)育《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）在線發(fā)表了復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院研究員禹永春課題組題為《出生早期CX26的科研敲除影響大腦皮層發(fā)育并且導(dǎo)致焦慮情緒的提高》（“Neonatal CX26 removal impairs neocortical development and leads to elevated anxiety”, doi:10.1073/pnas.1613237114）的研究論文。該論文報(bào)道了大腦皮層發(fā)育早期電突觸介導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)神經(jīng)元同步化放電活動(dòng)對(duì)腦皮層神經(jīng)環(huán)路的發(fā)育和成年行為的重要作用。
（A）在小鼠出生早期敲除興奮性神經(jīng)元電突觸蛋白CX26。電突的重（B）CX26的觸對(duì)成年敲除可顯著降低自發(fā)同步化放電的頻率和規(guī)模。（C）CX26的神經(jīng)敲除顯著降低興奮性神經(jīng)元樹突復(fù)雜度和樹突棘的密度。（D）行為學(xué)檢測(cè)（高架十字迷宮）。環(huán)路CX26敲除的?及小鼠焦慮行為顯著增強(qiáng)。
神經(jīng)環(huán)路是小鼠行大腦神經(jīng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這些彼此聯(lián)系的作用神經(jīng)元構(gòu)成一定的神經(jīng)環(huán)路來(lái)發(fā)揮大腦的高級(jí)功能。已有證據(jù)表明，復(fù)旦發(fā)現(xiàn)發(fā)育在哺乳動(dòng)物大腦皮層發(fā)育早期興奮性神經(jīng)元之間存在著大量的科研“電突觸”聯(lián)系。然而隨著大腦皮層不斷發(fā)育，團(tuán)隊(duì)這些電突觸逐漸消失，電突的重取而代之的觸對(duì)成年是化學(xué)性突觸聯(lián)系。盡管電突觸的重要功能逐漸被神經(jīng)科學(xué)家所關(guān)注，然而電突觸通過(guò)何種機(jī)制調(diào)控腦皮層環(huán)路的發(fā)育是目前神經(jīng)科學(xué)所面臨的重要科學(xué)問(wèn)題。同時(shí)，研究表明興奮性神經(jīng)元之間的電突觸聯(lián)系參與了腦皮層早期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自發(fā)放電同步化震蕩。有假說(shuō)稱此同步化震蕩對(duì)腦皮層神經(jīng)環(huán)路的發(fā)育起到了至關(guān)重要的作用，然而至今此假說(shuō)并沒有被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。更為重要的是，發(fā)育早期由電突觸介導(dǎo)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是否會(huì)影響成年個(gè)體的行為目前依然不清楚。
在本項(xiàng)研究中，禹永春課題組利用可誘導(dǎo)的條件性敲除小鼠系統(tǒng)（EMX1-CreER），在小鼠出生早期特異性敲除興奮性神經(jīng)元間的電突觸蛋白CX26。研究表明，CX26的敲除可顯著降低發(fā)育早期自發(fā)同步化放電的頻率和規(guī)模。其次，CX26的敲除顯著降低興奮性神經(jīng)元樹突復(fù)雜度和樹突棘的密度。有趣的是，只有在出生早期而非晚期敲除CX26可顯著降低興奮性神經(jīng)元mEPSCS的頻率，而對(duì)mIPSCs的幅度和頻率無(wú)影響。研究人員進(jìn)一步證實(shí)，CX26敲除對(duì)興奮性神經(jīng)元形態(tài)學(xué)和環(huán)路的影響可一直持續(xù)到小鼠成年時(shí)期。更重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)CX26敲除的小鼠焦慮行為顯著增強(qiáng)。該工作首次證實(shí)了發(fā)育早期電突觸介導(dǎo)的神經(jīng)元同步化放電活動(dòng)對(duì)腦皮層神經(jīng)環(huán)路的發(fā)育起到了至關(guān)重要的作用，同時(shí)揭示發(fā)育早期電突觸聯(lián)系對(duì)小鼠成年行為具有重要影響。該研究不僅為深入理解大腦皮層神經(jīng)元環(huán)路發(fā)育有著重要意義，同時(shí)為腦神經(jīng)環(huán)路發(fā)育異常相關(guān)疾病的診斷和治療方面提供了新思路。
該研究在禹永春的指導(dǎo)下，由蘇鑫和陳敬敬等完成。蘇鑫和陳敬敬為該論文的共同第一作者，禹永春為通訊作者。該課題獲得了科技部973項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、基金委重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目等資助。
（封面制圖 張鶴儀）
制圖：實(shí)習(xí)編輯：責(zé)任編輯：
