星形胶质细胞影响孤独症早期大脑中神经元活性的异常同步

　　2022年2月11日，《Neuroscience Bulletin》期刊在线发表了题为《星形胶质细胞的缝隙连接促进MeCP2倍增综合症模型小鼠大脑中的异常神经元同步活动》的研究论文，该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、神经科学国家重点实验室、上海脑科学与类脑研究中心徐华泰研究组完成。 

　　神经元异常同步活动在孤独症谱系障碍（Autism spectrum disorder, ASD） 患者大脑中被广泛检测到，但是由于同步活动的起源复杂，其在 ASD中异常的神经机制仍不清晰。 

　　结合在体双光子钙成像技术和多通道电生理膜片钳记录，该研究发现星形胶质细胞的缝隙连接显著促进MeCP2倍增综合症模型Tg1小鼠 （常用ASD模型小鼠之一）大脑新皮层中神经元的异常同步化。通过使用在体双光子钙成像技术对Tg1小鼠的新皮层进行出生后多个发育时期观察，作者们发现与野生型小鼠相比，Tg1小鼠皮层神经元在出生后早期表现很高的钙活动同步性，而在成年期则表现较低的钙活动同步性。进一步数据表明，在出生后两周的Tg1小鼠皮层内存在呈现过度活跃状态的星形胶质细胞，这些活跃的星形胶质细胞会释放谷氨酸作用于神经元突触外的NR2B亚型的NMDA受体，使得神经元上产生大幅度的缓慢内向电流 (Slow inward current, SIC)。过度活跃的星形胶质细胞借助于它们之间的缝隙连接，使得对神经元的作用进一步放大，使更多神经元上产生同步的缓慢内向电流，从而促使出生后早期 Tg1小鼠的皮层神经元之间表现较高的同步性活动。如果在出生后早期 Tg1小鼠皮层中阻断星形胶质细胞之间的缝隙连接则可以显著降低其神经元上 SIC的出现频率和神经元之间的钙活动同步水平。 

　　该研究表明星形胶质细胞之间的缝隙连接扩大了过度活跃状态的星形胶质细胞对神经元的影响，使得在大范围的神经元上产生了同步的 SIC从而增强了神经元之间的活动同步性。研究结果也展示了星形胶质细胞群体和神经元群体间的相互作用可能在自闭证谱系障碍疾病的发病机制中发挥着重要作用。 

　　该研究由博士研究生夏胜楠在徐华泰研究员的指导下完成。本工作得到了中科院、基金委、上海市和科技部的支持。 

　　A, 荧光钙敏感染料Cal-520 AM和星形胶质细胞特异性染料磺胺碱101在体注射至体感皮层后，第2/3层细胞被标记情况的示例图。 (标尺, 50微米)。B，在（A）示例图中的所有被染料标记的细胞的轮廓示意图。C, MeCP2 Tg1小鼠新皮层中不同年龄显示出不同的神经元活动同步化异常。D, 阻断星状胶质细胞的缝隙连接可以恢复年幼Tg1小鼠脑中神经元间的偏高同步化。