經(jīng)過３年多潛心研究，復旦大學神經(jīng)生物學研究所副教授禹永春領銜的課題組與美國紐約斯隆凱特琳癌癥研究中心時松海課題組合作在“腦神經(jīng)環(huán)路發(fā)育研究”方面取得進展，首次發(fā)現(xiàn)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。
這一研究不僅為科學家深入研究大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡形成機制提供了重要啟示，也為腦神經(jīng)環(huán)路發(fā)育異常相關疾病，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。相關成果３日在線發(fā)表在世界頂級科技學術期刊《自然》（《Ｎａｔｕｒｅ》）雜志上。
大腦皮層是由上百億個神經(jīng)元構成的復雜網(wǎng)絡，大腦中一個神經(jīng)元與另一個神經(jīng)元相接觸的部位叫做“突觸”，神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的相互“交流”依賴于突觸，這些彼此聯(lián)系的神經(jīng)元構成一定的神經(jīng)環(huán)路來發(fā)揮大腦的高級功能。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后細胞，稱之為“化學突觸”；把借助于電信號傳遞信息，稱為“電突觸”，也稱縫隙連接，其交流規(guī)律是，當“突觸后細胞”接收到“突觸前細胞”發(fā)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(xiàn)象。
研究表明，在哺乳動物大腦皮層發(fā)育早期興奮性神經(jīng)元之間存在著大量的“電突觸”，然而，隨著大腦皮層不斷發(fā)育，神經(jīng)元間“電突觸”聯(lián)系逐漸消失，取而代之的是“化學突觸”。到目前為止，人們對“化學突觸”研究有所深入，但對“電突觸”在腦皮層神經(jīng)環(huán)路發(fā)育中發(fā)揮的作用卻知之甚少。
為了探索大腦“電突觸”的奧秘，禹永春等通過改變興奮性神經(jīng)元間“電突觸傳遞”的方法，首次探明了“電突觸”在腦皮層神經(jīng)環(huán)路發(fā)育中的重要作用。研究人員通過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”，并發(fā)現(xiàn)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)元有著更緊密的“電突觸”聯(lián)系。
進一步的研究發(fā)現(xiàn)，“電突觸聯(lián)系”在姐妹神經(jīng)元間同步化放電中有關鍵的作用，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)同步化動作電位反應。由此可以認定，神經(jīng)元間“電突觸”的“信息交流”為“進化”到“化學突觸”聯(lián)系提供了重要的準備。研究人員又利用分子生物學的方法選擇性地關閉姐妹神經(jīng)元“電突觸”通道，令人吃驚奇的一幕發(fā)生了：通道關閉后，姐妹神經(jīng)元之間的“化學突觸”聯(lián)系顯著下降，但是非姐妹神經(jīng)元之間的“化學突觸”聯(lián)系沒有受到影響。
上述結果表明，大腦皮層神經(jīng)環(huán)路發(fā)育是有一定規(guī)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，更為重要的是，神經(jīng)元親緣性是由“電突觸”聯(lián)系在一起的。研究首次揭示了“電突觸”和“化學突觸”之間的因果聯(lián)系，即在大腦皮層發(fā)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(fā)的腦神經(jīng)環(huán)路障礙，參與了導致眾多中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常疾病的發(fā)生。(新華網(wǎng))