大脑皮质分子层内神经突触环路的发育

大脑皮质分子层位于大脑皮质最外侧（Layer 1），是由胚胎期新脑皮层上的边缘层发育而来。大脑皮质的分子层主要由Cajal-Retzius细胞和GABA能的中间神经元组成。分子层不仅与大脑皮层其它区域投射来的神经元有突触联系，在分子层内神经元之间也形成复杂的神经环路系统，这些神经环路对整个大脑皮质突触发育、脑皮质神经环路功能的稳态平衡以及脑皮质的信息加工处理都发挥着关键作用。在本研究中，我们应用多通道膜片钳、微电极胞内染色、神经药理学并结合各种分子生物学技术，在亚细胞水平、细胞水平和神经网络水平上，多层次地对分子层内各类神经元之间突触联系的发育进行研究。我们拟系统地阐明：1）在大脑皮质不同发育期分子层神经元的各类分子表达；2）分子层内各类神经元间突触环路发育的特性；3）电突触体对分子层内各类神经元间化学性突触环路发育的影响。

大脑皮质分子层位于大脑皮质最外侧（Layer 1），是脑皮层中最先形成以及突触发生最先发生的皮层。研究表明分子层中的神经元在皮层的发育，突触的整合以及信息的传递中具有重要作用，这些研究主要集中在发育较成熟的动物中。目前对于在脑皮层发育过程中分子层中神经元特性的改变以及分子层内神经元之间的突触环路联系的发育仍然未知。. 本课题创新点在于首次发现或揭示了：(1)分子层内两种不同类型的神经元（Cajal-Retzius细胞和中间神经元）的细胞密度的动态变化，96% Cajal-Retzius细胞在出生头两周内凋亡，中间神经元的密度只在出生后第一周降低；(2) Cajal-Retzius 细胞的形态学发育变化，在小鼠出生第五天(P5) 后，Cajal-Retzius 细胞形态趋于退化；(3)确定了分子层内中间神经元的分子亚型(至少六种)以及各亚型在发育中表达的变化；(4)从动作电位的发放上，中间神经元可分为两种亚型：延迟发放类神经元( late - spiking neurons)和串发放类神经元(burst- spiking neurons)，且这两种亚型倾向表达不同的中间神经元分子标记物；(5)延迟发放类神经元和串发放类神经元的在出生后前两周电生理特性和形态学分别发育完成；(6)中间神经元之间的电突触联系最早在P5出现，且随着发育不断增加；(7) 延迟发放类神经元之间的电突触和化学突触联系均比其与串发放类神经元之间的联系高，同时高于串发放类神经元之间的联系。. 总之，在本项目中，我们系统地阐明了在分子层内各种神经元的早期发育变化，Cajal-Retzius 细胞不断凋亡和退化，中间神经元在出生后的两周内在分子表达、电生理特性以及形态学上不断趋于成熟。另外，我们揭示了发育早期分子层内中间神经元间突触微环路的特点以及发育改变。我们的研究结果将有助于研究分子层在皮层网络中的作用。