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大脑皮质兴奋性和抑制性神经元的新起源

武胜昔  
【摘要】:在大脑皮质中存在两大类主要的神经元,一类是兴奋性的锥体神经元,以谷氨酸作为主要神经递质;另一类是抑制性的中间神经元,以γ-氨基丁酸(GABA)为主要神经递质。这两类神经元在数量上有着良好的平衡,彼此之间形成复杂而精妙的局部环路,在调控大脑皮质的高级脑功能中发挥着至关重要的作用,其发育异常与精神分裂症、自闭症等的发生密切相关。这两类神经元在数量上平衡状态的维持取决于胚胎阶段它们的发育调控。传统观点认为,大脑皮质的锥体神经元主要起源于皮质的脑室带(ventricular zone,VZ),由这里的神经干细胞产生后,以放射状迁移的方式至皮质相应板层;而大脑皮质的GABA能中间神经元则主要产生于基底核原基(ganglionic eminence,GE),以长距离切线状迁移的方式达到皮质的相应板层。我们的研究发现,大脑皮质的锥体神经元和中间神经元还存在新的起源。采用转基因小鼠、病毒标记、活细胞动态观察等技术,我们发现在小鼠胚胎15天(E15)大脑皮质脑室下带(subventricular zone,SVZ)存在锥体神经元中间祖细胞(intermediate progenitor cells,IPCs),这些锥体神经元IPCs在SVZ可进行多次不对称性或对称性分裂,分化为锥体神经元,迁移至大脑皮质浅层,成为胚胎晚期大脑皮质浅层锥体神经元的重要来源。我们进而发现了在E18的小鼠大脑皮质SVZ内也存在GABA能神经元IPCs,这些GABA能神经元IPCs来源于基底核原基,迁移至大脑皮质的SVZ,在此继续保持增殖分裂能力,进一步分化为GABA能神经元。进一步研究发现,cyclin D1、Notch 3、DIl4等基因对GABA能神经元IPCs具有调控作用。结合锥体神经元发育的研究结果,提示位于发育晚期大脑皮质SVZ的GABA能神经元IPCs和锥体神经元IPCs可在此汇聚,对大脑皮质不同板层内抑制性的GABA能神经元和兴奋性的锥体神经元在数量上的平衡性维持做出贡献,从而保持兴奋与抑制局部环路的平衡状态。

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