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北京师范大学舒友生教授Cell子刊揭示独特神经元
来源:生物通       时间:2015-3-9       
  

来自北京师范大学、中科院等机构的研究人员报告称,他们在人类和猴的大脑新皮质(Neocortex)中发现了一种具有持续活性的抑制性中间神经元亚型。这一重要的研究发现发布在3月5日的《Cell Reports》杂志上。

论文的通讯作者是北京师范大学脑与认知科学研究院认知神经科学与学习国家重点实验室的舒友生(Yousheng Shu)教授。其主要研究兴趣是利用电生理、离子成像、计算机模拟和免疫组化等技术方法对大脑皮层神经元和神经网络电活动的形成机理和编码机制进行研究,致力于从细胞和网络水平阐明正常的脑功能机制和神经系统疾病的病理基础。


新皮质是哺乳动物大脑的一部分,在脑半球顶层,大约2-4毫米厚,分为六层,为大脑皮质的一部分。其与一些高阶认知功能如知觉,运动指令的产生,空间推理,意识及人类语言有关系。神经学专家保罗.麦克里恩将新皮质称作是“发明创造之母,抽象思维之父”。因此,认识新皮质中的神经元类型是深入了解人类认知功能神经基础的关键步骤。

传统上,人们将新皮质神经元看做是一些“理想的”装置。它们只会在累积或同步突触输入信号达到阈值时才会发放动作电位(action potentials ,APs)。这样严格的输入-输出耦合关系对于抑制性中间神经元尤为重要,抑制性中间神经必须发挥精确的抑制作用来维持神经网络的稳定,推动快速和可靠的信息处理(延伸阅读:Nature突破性成果,揭示重要神经学机制 )。然而,神经元的固有特性并不总是“理想化”。例如,齿状回中的半月形颗粒细胞就可以响应前穿质通路的短暂刺激长时间发放动作电位。
 

研究人员想知道是否有一些人类新皮质神经元也具有独特的生理特性。在这篇文章中,他们采用全细胞记录法对人类的皮质切片进行了研究,发现了一种具有持续活性的独特神经元亚群。这种持续活性可被单个动作电位触发,被连续的动作电位终止,它与持续的Na+电流激活诱导的去极化平台期电位有关。单细胞RT-PCR揭示这些神经元是抑制性中间神经元。

研究人员发现,这类神经元存在于不同的皮质区域包括人类大脑颞区、枕叶区和顶叶皮层以及非人类灵长类动物的额颞叶,但大鼠皮质组织中却没有这类神经元,表明它有可能为灵长类动物所独有。这些抑制性中间神经元的这种特征性的持续活性,有可能促成了对椎体细胞活动的调控并参与了皮质处理。