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大家下午好。我是來自神經(jīng)環(huán)路發(fā)育研究組的邵吟淇，接下來跟大家分享的是神經(jīng)元和神經(jīng)元之間通過什么方式交朋友的故事。

我們的大腦中存在著億萬個神經(jīng)元，在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域有一個非常重要的問題，就是一個神經(jīng)元是如何在這億萬個神經(jīng)元中選擇與某一些神經(jīng)元形成突觸聯(lián)系的。這其實可以拿我們的社交網(wǎng)絡(luò)來進行類比。從小到大我們會接觸形形色色的人，但是和我們接觸最多、交流最多的，其實還是我們的家人，也就是說，一個家族譜系對于我們社交網(wǎng)絡(luò)形成是非常重要的。這個“譜系”的概念在神經(jīng)生物學(xué)中也是存在的。比如說，一個神經(jīng)前體細胞分裂之后會形成兩個子代的神經(jīng)元，我們就稱這兩個子代神經(jīng)元為姐妹神經(jīng)元，也就是說它們來自于同一個譜系。那么這兩個姐妹神經(jīng)元之間的交流，會不會比其他非姐妹神經(jīng)元之間的交流更多？譜系在這兩個神經(jīng)元交流的過程中會不會起到作用？這就是我們接下來要關(guān)注的重點。

為了回答這個問題，首先我們需要解決兩個小問題。第一，如何在茫茫的神經(jīng)元海洋中把一個譜系的細胞標記出來呢？

我們使用的是一種叫做逆轉(zhuǎn)錄病毒的病毒工具。逆轉(zhuǎn)錄病毒是一種可以整合基因組的病毒。在我們用帶有熒光標記的逆轉(zhuǎn)錄病毒去感染前體細胞之后，這個前體細胞所產(chǎn)生的子代細胞就都會表達這樣的熒光蛋白，那么我們就可以在腦片上，看到一個譜系的產(chǎn)生（圖1上）。

圖1 譜系依賴的神經(jīng)環(huán)路發(fā)育的研究工具

第二，在已經(jīng)標記上一個譜系之后，我們要通過什么方式去判斷神經(jīng)元和神經(jīng)元之間的交流呢？

這里我們使用的是一種在神經(jīng)科學(xué)界非常傳統(tǒng)的方法，叫做電生理（圖1中）。神經(jīng)元和神經(jīng)元之間的交流，依賴的是電信號的傳遞。而電生理其實就是通過記錄神經(jīng)元的電發(fā)放來判斷神經(jīng)元和神經(jīng)元之間的信息交流方式。圖1下方所示就是一個很典型的通過電生理記錄到的神經(jīng)元的電發(fā)放。

因此，結(jié)合逆轉(zhuǎn)錄病毒標記譜系神經(jīng)元以及電生理記錄這兩種實驗方法，我們接下來就可以研究譜系對神經(jīng)環(huán)路構(gòu)建的影響了。

這里我們以大腦中兩個主要的腦區(qū)來總結(jié)目前科學(xué)家們的發(fā)現(xiàn)（圖2）。首先是新皮層。新皮層是我們大腦中一個非常重要的結(jié)構(gòu)，它負責(zé)的是一些比較高級的功能，比如視覺、聽覺的信息處理，等等。從結(jié)構(gòu)上來說，一個譜系的神經(jīng)元在新皮層會形成一個柱狀的結(jié)構(gòu)，非常漂亮。而電生理的結(jié)果顯示，這些位于柱狀結(jié)構(gòu)中的一個譜系的神經(jīng)元，會有更高的概率形成突觸聯(lián)系。而另外一個比較重要的腦區(qū)，海馬體，它主要負責(zé)的功能則是記憶。一個譜系的神經(jīng)元在海馬體的排列是水平狀的。而電生理的實驗結(jié)果也顯示，同一個譜系的神經(jīng)元之間，雖然沒有像新皮層那樣會更傾向于形成突觸聯(lián)系，但他們會更高概率的接受相同的抑制性輸入——這也很好理解，就好比我們一家人，可能會因為所處的環(huán)境比較類似，接受到的外界信息也比較相同。綜上，譜系對于我們大腦中神經(jīng)環(huán)路的構(gòu)建是非常重要的。

圖2 新皮層及海馬中譜系依賴的神經(jīng)環(huán)路構(gòu)建

在此基礎(chǔ)上，我們實驗室開展了關(guān)于下丘腦譜系依賴的神經(jīng)環(huán)路發(fā)育的研究。下丘腦是一個多核團的結(jié)構(gòu)，它所負責(zé)的功能也比較多且復(fù)雜，比如對睡眠、飲食、晝夜節(jié)律的調(diào)控，等等。當我們用逆轉(zhuǎn)錄病毒在下丘腦標記譜系神經(jīng)元的時候發(fā)現(xiàn)，譜系相關(guān)的神經(jīng)元在這里可能并不像新皮層或者海馬那樣有非常規(guī)律的排列方式。讓我們再次回到人類的社交網(wǎng)絡(luò)。我們的社交網(wǎng)絡(luò)也并不一定是單單依靠家族關(guān)系確立起來的，一些其他因素也會參與其中。例如，我們可能會更傾向于和我們興趣相投的人交往，也會更樂于同同齡人進行交流。這類比到神經(jīng)元上就可以推測，是否相同類型的神經(jīng)元或相同時間內(nèi)出生的神經(jīng)元之間的聯(lián)系會更緊密？因此，在下丘腦這樣一個比較復(fù)雜的腦區(qū)結(jié)構(gòu)中，可能譜系對環(huán)路的構(gòu)建所起的作用只是一小部分，還有更多的潛在的因素等待我們進一步發(fā)掘。

謝謝大家。