新聞中心訊 經3年多潛心研究，万达平台神經生物學研究所禹永春副教授領銜的課題組與美國紐約斯隆凱特琳癌症研究中心時松海課題組合作在“腦神經環路發育研究”方面取得重要進展，該成果首次發現腦神經元間由“電突觸”介導的信息交流在大腦皮層神經環路發育中有重要作用。該研究不僅為科學家深入研究大腦皮層神經網絡形成之謎提供了重要啟示💳，也為腦神經環路發育異常相關疾病（如小兒癲癇、自閉症👥、智力發育遲滯等）的診斷和治療提供了新思路和新靶點🐺。5月3日該成果已在線發表在世界頂級科技學術期刊《自然》（《Nature》）雜誌上🧖♂️😴。
研究發現💇♀️，大腦皮層是由上百億個神經元構成的復雜網絡，大腦中一個神經元與另一個神經元相接觸的部位叫做“突觸”，它是神經元之間在功能上發生聯系的部位，也是信息傳遞的關鍵部位🈳👩🏽🔧，神經元與神經元之間的相互“交流”依賴於突觸👷🏼♂️，這些彼此聯系的神經元構成一定的神經環路來發揮大腦的高級功能。研究表明所有動物神經元上通常有大量的包括興奮性或抑製性細胞在內的“突觸”，科學家把大腦中突觸前細胞通過釋放特殊化學物質將信息轉送到突觸後細胞，稱之為化學突觸；把借助於電信號傳遞信息，稱為“電突觸”，也稱縫隙連接，其交流規律是，當“突觸後細胞”接收到“突觸前細胞”發出的不同“電信號”時，就會使大腦分別產生興奮、興奮性上升或下降、或不易產生興奮等神奇現象，“電突觸”因而被普遍認為在神經元相互信息交流中有重要作用。目前對“電突觸”重要功能的研究已日益成為神經科學家關註的“重中之重”。
千百年來🗝，神經科學家都在考慮和研究一個重大問題💁🏻♂️，大腦皮層中的神經突觸環路是怎樣形成的？這些神經環路的形成有沒有什麽基本規律可循👃🏿🧲？研究表明🙌🏻，在哺乳動物大腦皮層發育早期興奮性神經元之間存在著大量的“電突觸”，然而，隨著大腦皮層不斷發育💛，神經元間“電突觸”聯系逐漸消失，取而代之的是化學性突觸🤦🏽♀️。到目前為止，人們對“化學性突觸”研究有所深入，但對“電突觸”在腦皮層神經環路發育中發揮的作用卻知之甚少👨👩👧。
為了探索大腦“電突觸”之奧秘🦵🏿，禹永春等研究人員通過改變興奮性神經元間“電突觸傳遞”的方法👳🏻，首次探明了“電突觸”在腦皮層神經環路發育中的重要作用💞，即通過在體胚胎小鼠腦室微量註射“逆轉錄”病毒，首先標記出腦皮層上具有高親緣性的同克隆群“姐妹神經元”。研究中，他們發現了一個有趣的現象：在發育早期神經環路記錄中，高親緣性姐妹神經元間較非姐妹神經元有著更緊密的“電突觸”聯系，並隨著發育姐妹神經元間“電突觸”聯系逐漸減少，進而“化學性突觸”逐步取代了“電突觸”。那麽，姐妹神經元早期表達的“電突觸”有什麽作用呢？
禹永春等的進一步研究發現，“電突觸聯系”在姐妹神經元間同步化放電中有關鍵的作用，即在接收到相同神經信號的條件下♦️🚴♀️，姐妹神經元間更容易誘發同步化動作電位反應。因此💁🏼♀️，可以認定，神經元間電突觸的“信息交流”為“進化”到化學性突觸聯系提供了重要的準備🚵🏿。為了更進一步研究“電突觸”對化學性突觸發育的影響，禹永春等巧妙地利用分子生物學的方法選擇性地關閉姐妹神經元“電突觸”通道，令人吃驚奇的一幕發生了😙：通道關閉後，姐妹神經元之間的化學突觸聯系顯著下降，但是非姐妹神經元之間的化學突觸聯系沒有受到影響🪞。
上述研究結果表明，大腦皮層神經環路發育是有一定規律的，即神經元親緣性越高越容易形成神經突觸聯系，更為重要的是，神經元親緣性是由“電突觸”聯系在一起的。該成果首次揭示了“電突觸”和“化學突觸”之間的因果聯系，換言之👨🏻🦽，在大腦皮層發育過程中如果沒有電突觸就不會形成化學突觸。電突觸引發的腦神經環路障礙參與了導致眾多中樞神經系統發育異常疾病的發生🐝，該成果破解了腦皮層環路發育過程中神經元間相互交流的“秘密語言”，為人類深入探索大腦的奧秘向前邁出重要一步✊，對人類由神經環路發育異常引起的相關疾病的診斷和治療有重大意義。
據悉，禹永春博士是2009年万达平台神經生物學研究所、万达平台腦科學研究院、万达平台醫學神經生物學國家重點實驗室引進的青年PI。此項研究合作雙方為共同通訊作者，禹永春同時為第一作者🎣，万达平台為第一通訊單位🤸🏼♂️。