2月11日，Neuroscience Bulletin在線發(fā)表了題為《星形膠質(zhì)細(xì)胞的縫隙連接促進(jìn)MeCP2倍增綜合癥模型小鼠大腦中的異常神經(jīng)元同步活動(dòng)》的研究論文，該研究由中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海腦科學(xué)與類腦研究中心徐華泰研究組完成。

　　神經(jīng)元異常同步活動(dòng)在孤獨(dú)癥譜系障礙（Autism spectrum disorder, ASD） 患者大腦中被廣泛檢測(cè)到，但是由于同步活動(dòng)的起源復(fù)雜，其在ASD中異常的神經(jīng)機(jī)制仍不清晰。 

　　結(jié)合在體雙光子鈣成像技術(shù)和多通道電生理膜片鉗記錄，該研究發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞的縫隙連接顯著促進(jìn)MeCP2倍增綜合癥模型Tg1小鼠（常用ASD模型小鼠之一）大腦新皮層中神經(jīng)元的異常同步化。通過使用在體雙光子鈣成像技術(shù)對(duì)Tg1小鼠的新皮層進(jìn)行出生后多個(gè)發(fā)育時(shí)期觀察，研究人員發(fā)現(xiàn)與野生型小鼠相比，Tg1小鼠皮層神經(jīng)元在出生后早期表現(xiàn)出較高的鈣活動(dòng)同步性，而在成年期則表現(xiàn)出較低的鈣活動(dòng)同步性。進(jìn)一步數(shù)據(jù)表明，在出生后兩周的Tg1小鼠皮層內(nèi)存在呈現(xiàn)過度活躍狀態(tài)的星形膠質(zhì)細(xì)胞，活躍的星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)釋放谷氨酸作用于神經(jīng)元突觸外的NR2B亞型的NMDA受體，使得神經(jīng)元上產(chǎn)生大幅度的緩慢內(nèi)向電流（Slow inward current, SIC）。過度活躍的星形膠質(zhì)細(xì)胞借助于它們之間的縫隙連接，使得對(duì)神經(jīng)元的作用進(jìn)一步放大，使更多神經(jīng)元上產(chǎn)生同步的緩慢內(nèi)向電流，從而促使出生后早期Tg1小鼠的皮層神經(jīng)元之間表現(xiàn)出較高的同步性活動(dòng)。如果在出生后早期Tg1小鼠皮層中阻斷星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的縫隙連接則可以顯著降低其神經(jīng)元上SIC的出現(xiàn)頻率和神經(jīng)元之間的鈣活動(dòng)同步水平。 

　　研究表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的縫隙連接擴(kuò)大了過度活躍狀態(tài)的星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)元的影響，使得在大范圍的神經(jīng)元上產(chǎn)生了同步的SIC從而增強(qiáng)了神經(jīng)元之間的活動(dòng)同步性。此外，研究結(jié)果提示，星形膠質(zhì)細(xì)胞群體和神經(jīng)元群體間的相互作用可能在自閉證譜系障礙疾病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。研究工作得到中科院、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、上海市和科技部的支持。

    論文鏈接

　　A.熒光鈣敏感染料Cal-520 AM和星形膠質(zhì)細(xì)胞特異性染料磺胺堿101在體注射至體感皮層后，第2/3層細(xì)胞被標(biāo)記情況的示例圖（標(biāo)尺, 50微米）；B.在（A）示例圖中的所有被染料標(biāo)記的細(xì)胞的輪廓示意圖；C.MeCP2 Tg1小鼠新皮層中不同年齡顯示出不同的神經(jīng)元活動(dòng)同步化異常；D.阻斷星狀膠質(zhì)細(xì)胞的縫隙連接可以恢復(fù)年幼Tg1小鼠腦中神經(jīng)元間的偏高同步化