復旦大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)研究所禹永春副教授領(lǐng)銜的課題組與美國紐約斯隆凱特琳癌癥研究中心時(shí)松海課題組經(jīng)3年多合作研究，在腦神經(jīng)環(huán)路發(fā)育研究方面取得重要進(jìn)展，首次發(fā)現腦神經(jīng)元間由電突觸介導的信息交流在大腦皮層神經(jīng)環(huán)路發(fā)育中有重要作用。該研究不僅為科學(xué)家深入揭示大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )形成之謎提供了重要啟示，也為腦神經(jīng)環(huán)路發(fā)育異常相關(guān)疾病（如小兒癲癇、自閉癥、智力發(fā)育遲滯等）的診斷和治療提供了新思路和新靶點(diǎn)。該成果預定5月3日在線(xiàn)發(fā)表在世界頂級科技學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上。

    大腦神經(jīng)元之間相接觸的部位——突觸，是信息傳遞的關(guān)鍵部位。科學(xué)家把大腦中突觸前細胞通過(guò)釋放特殊化學(xué)物質(zhì)將信息轉送到突觸后細胞，稱(chēng)為化學(xué)突觸；把借助于電信號傳遞信息，稱(chēng)為電突觸。研究表明，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(zhù)大量的電突觸，然而，隨著(zhù)大腦皮層不斷發(fā)育，神經(jīng)元間電突觸聯(lián)系逐漸消失，取而代之的是化學(xué)性突觸。到目前為止，人們對電突觸在腦皮層神經(jīng)環(huán)路發(fā)育中發(fā)揮的作用知之甚少。

    禹永春是該論文第一作者。他和同伴通過(guò)在體胚胎小鼠腦室微量注射逆轉錄病毒，首先標記出腦皮層上具有高親緣性的同克隆群姐妹神經(jīng)元。研究中，他們發(fā)現了一個(gè)有趣的現象：在發(fā)育早期神經(jīng)環(huán)路記錄中，高親緣性姐妹神經(jīng)元間較非姐妹神經(jīng)元有著(zhù)更緊密的電突觸聯(lián)系，并隨著(zhù)發(fā)育姐妹神經(jīng)元間電突觸聯(lián)系逐漸減少，進(jìn)而化學(xué)性突觸逐步取而代之。那么，姐妹神經(jīng)元早期表達的電突觸有什么作用呢？

    禹永春等進(jìn)一步研究發(fā)現，電突觸聯(lián)系在姐妹神經(jīng)元間同步化放電中有關(guān)鍵的作用，即在接收到相同神經(jīng)信號的條件下，姐妹神經(jīng)元間更容易誘發(fā)同步化動(dòng)作電位反應。因此可以認定，神經(jīng)元間電突觸的信息交流為進(jìn)化到化學(xué)性突觸聯(lián)系提供了重要的準備。當禹永春等利用分子生物學(xué)的方法選擇性地關(guān)閉姐妹神經(jīng)元電突觸通道，令人吃驚奇的一幕發(fā)生了：通道關(guān)閉后，姐妹神經(jīng)元之間的化學(xué)突觸聯(lián)系顯著(zhù)下降，但是非姐妹神經(jīng)元之間的化學(xué)突觸聯(lián)系沒(méi)有受到影響。

    上述研究結果表明，大腦皮層神經(jīng)環(huán)路發(fā)育是有一定規律的，即神經(jīng)元親緣性越高，越容易形成神經(jīng)突觸聯(lián)系，而神經(jīng)元親緣性是由電突觸聯(lián)系在一起的。該研究首次揭示，在大腦皮層發(fā)育過(guò)程中，如果沒(méi)有電突觸，就不會(huì )形成化學(xué)突觸。電突觸引發(fā)的腦神經(jīng)環(huán)路障礙參與了導致癲癇、自閉癥等中樞神經(jīng)系統發(fā)育異常疾病的發(fā)生，該成果*了腦皮層環(huán)路發(fā)育過(guò)程中神經(jīng)元間相互交流的“秘密語(yǔ)言”，為人類(lèi)深入探索大腦的奧秘向前邁出重要一步。