經過3年多潛心研究，復旦大學神經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”方面取得進展，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。

　　這一研究不僅為科學家深入研究大腦皮層神經網絡形成機制提供了重要啟示，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。相關成果3日在線發表在世界頂級科技學術期刊《自然》(《Nature》)雜誌上。

　　大腦皮層是由上百億個神經元構成的複雜網絡，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”，神經元與神經元之間的相互“交流”依賴於突觸，這些彼此聯絡的神經元構成一定的神經環路來發揮大腦的高級功能。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，就會使大腦分別産生興奮、興奮性上升或下降、或不易産生興奮等神奇現象。

　　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”聯絡逐漸消失，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”在腦皮層神經環路發育中發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。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“姐妹神經元”，併發現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”聯絡。

　　進一步的研究發現，“電突觸聯絡”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。由此可以認定，神經元間“電突觸”的“信息交流”為“進化”到“化學突觸”聯絡提供了重要的準備。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”聯絡顯著下降，但是非姐妹神經元之間的“化學突觸”聯絡沒有受到影響。

　　上述結果表明，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絡，更為重要的是，神經元親緣性是由“電突觸”聯絡在一起的。研究首次揭示了“電突觸”和“化學突觸”之間的因果聯絡，即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。(仇逸、孫國根)