表達小清蛋白parvalbumin的GABA能神經(jīng)元（簡稱PV神經(jīng)元）是大腦皮層中最豐富的一類抑制性神經(jīng)元，通過與周圍相鄰神經(jīng)元（主要是谷氨酸能錐體神經(jīng)元）的胞體或者軸突初始段形成密集的抑制性突觸連接，并且自身的電生理特性是快速放電神經(jīng)元，可以產(chǎn)生強大且迅速的抑制作用，在維持神經(jīng)網(wǎng)絡穩(wěn)態(tài)的平衡中發(fā)揮重要作用。同時，PV神經(jīng)元與許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機制和腦功能異常關系密切。目前研究人員對PV神經(jīng)元功能調(diào)控的認知遠落后對其重要性的認知，之前報道過皮層中錐體神經(jīng)元的興奮/抑制(E/I ratio)在24小時內(nèi)發(fā)生變化，其中突觸抑制顯著振蕩，并受睡眠的調(diào)控(Bridi, Zong et al., 2020)。
近日，中國科學院上海有機化學研究所生物與化學交叉研究中心何凱雯課題組在EMBO Journal雜志上在線發(fā)表了題為“Circadian time- and sleep-dependent modulation of cortical parvalbumin-positive inhibitory neurons”的論文。該研究首次揭示了睡眠和節(jié)律是如何調(diào)控PV這一類重要的抑制性神經(jīng)元，為PV神經(jīng)元在腦疾病中的失調(diào)提供了一個可能的機制。
在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)視覺皮層中的PV神經(jīng)元在光/暗周期中通過突觸特異性膽堿能信號，以時間和睡眠依賴的方式發(fā)生節(jié)律性調(diào)控。其主要體現(xiàn)在PV神經(jīng)元的興奮性和抑制性突觸傳遞在24小時內(nèi)發(fā)生雙向反相變化；經(jīng)驗和睡眠分別參與PV神經(jīng)元的興奮性和抑制性突觸的日常調(diào)節(jié)；乙酰膽堿Ach通過靶向突觸前M1Rs介導PV神經(jīng)元抑制性突觸傳遞的日常調(diào)節(jié)。并且與PV神經(jīng)元的突觸調(diào)節(jié)一致，PV神經(jīng)元的體外誘發(fā)輸出和體內(nèi)自發(fā)神經(jīng)活動都在一天中的不同時間段發(fā)生改變，PV神經(jīng)元的功能變化與V1中周圍錐體神經(jīng)元的自發(fā)活動和dLGN誘發(fā)的神經(jīng)活動呈負相關。
上述工作主要由何凱雯課題組已畢業(yè)博士生宗方姣等人完成，何凱雯研究員為該論文的通訊作者，該工作受到國家自然科學基金委資助。
圖1 睡眠與節(jié)律依賴的PV神經(jīng)元突觸、神經(jīng)功能調(diào)控示意圖
