首次！三篇中國原創(chuàng)研究同時登上《神經(jīng)元》
?2017年12月20日出版的《神經(jīng)元》封面為北京師范大學(xué)李武研究團(tuán)隊(duì)工作。
撰文 | 梅寶 梁希同 應(yīng)可鈞
責(zé)編 | 陳曉雪
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一次刊發(fā)三篇來自中國科學(xué)家的文章，封面也來自其中一篇，這是2017年12月20日出版的最新一期神經(jīng)科學(xué)期刊《神經(jīng)元》（Neuron）。
這三篇文章涉及視覺信息處理的機(jī)制和過程、鈣離子非依賴性神經(jīng)分泌形式等前沿問題。
最新上線的一篇是北京師范大學(xué)教授章曉輝團(tuán)隊(duì)關(guān)于兩類中間神經(jīng)元在視覺信息處理的相互作用的研究。
視覺是哺乳動物感知外界信息的非常重要的途徑。之前大量研究表明，對視覺刺激信息的處理依賴于初級視覺皮層神經(jīng)元集群協(xié)同完成的。局部場電位（local field potential, LFP）反映了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)局部神經(jīng)元集群活動狀態(tài)，比如，LFP中的β波和γ波的振動對于視覺的注意力以及特點(diǎn)獲取都很重要。之前的研究表明，GABA能中間神經(jīng)元在產(chǎn)生以及調(diào)控神經(jīng)元振動中起到重要作用，但是不同亞型的中間神經(jīng)元是如何相互協(xié)作調(diào)控特定的波長活動，目前還不清楚。
表達(dá)生長素抑制素（somatostatin，SOM）和小清蛋白（parvalbumin，PV）的神經(jīng)元是兩種抑制性中間神經(jīng)元。在這篇文章中，章曉輝團(tuán)隊(duì)通過光遺傳技術(shù)，對小鼠的初級視覺皮層中的這兩類神經(jīng)元進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)SOM和PV中間神經(jīng)元分別與大腦皮層的β波振動和γ波振動的產(chǎn)生及調(diào)控相關(guān)。
?SOM和PV中間神經(jīng)元分別與大腦皮層的β波振動和γ波振動的產(chǎn)生及調(diào)控相關(guān)。來源：Chen et al., Neuron, 2017
當(dāng)抑制SOM細(xì)胞放電時，會減少自發(fā)的低頻波振動，同時也會有選擇性的減少視覺導(dǎo)致的β波振動的提升，這些研究結(jié)果暗示了SOM細(xì)胞在維持低頻波的振動上起到了重要作用。當(dāng)抑制PV細(xì)胞活動時，會提高寬頻范圍的同步自發(fā)活動，阻止視覺刺激導(dǎo)致的β波和γ波振動變化，這些研究成果暗示了PV細(xì)胞防止神經(jīng)元在寬頻范圍內(nèi)高強(qiáng)度共振，進(jìn)而在視覺介導(dǎo)的β波和γ波振動中起到了穩(wěn)定作用，使得興奮和抑制處在平衡狀態(tài)。
由于β波和γ波振動在皮層中的出現(xiàn)還依賴于感覺的輸入以及更高級的皮層調(diào)控，因此本次研究的發(fā)現(xiàn)或許為理解從下到上和從上到下的信號互作控制皮層動態(tài)提供了一個環(huán)路基礎(chǔ)。總的來說，本次研究為皮層中β波和γ波振動的產(chǎn)生以及調(diào)控機(jī)制提供了更加具體的細(xì)胞學(xué)機(jī)制。
封面文章則為北京師范大學(xué)教授李武研究團(tuán)隊(duì)的工作，關(guān)于不同視覺皮層如何協(xié)調(diào)合作從復(fù)雜的視覺背景中提取出物體的輪廓，12月7日在線發(fā)表。
動物為什么能夠在密林中發(fā)現(xiàn)捕食者的身影？通常認(rèn)為，識別物體的輪廓，視覺信息需要在不同的視覺腦區(qū)被一步步地解碼，最終由在高級視覺腦區(qū)（V4）的神經(jīng)元整合這些解碼而得到。通過同時記錄獼猴的初級（V1）和次級視皮層（V2），李武研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高級視覺腦區(qū)識別出輪廓信息后，會回過頭來調(diào)節(jié)初級視皮層的活動：經(jīng)由V2的中層細(xì)胞到達(dá)V1的表層和深層細(xì)胞。研究者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，這一反饋信號在視覺背景中有很多干擾的時候尤為強(qiáng)烈，從而解釋了為何視覺系統(tǒng)特別善于從繁復(fù)的背景中發(fā)現(xiàn)和關(guān)注被隱藏的輪廓。
北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所教授周專帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)的工作則于11月30日在線發(fā)表，他們首次在在哺乳動物的背根神經(jīng)節(jié)（DRG）中，揭示了一種由鈣離子通道Cav2.2介導(dǎo)的鈣離子非依賴性神經(jīng)分泌形式。
?鈣離子通道Cav2.2介導(dǎo)的鈣離子非依賴性神經(jīng)分泌模型機(jī)制。來源：Chai et al., Neuron 2017.
在經(jīng)典的神經(jīng)分泌模型中，動作電位刺激位于突觸的鈣離子通道，導(dǎo)致鈣離子內(nèi)流，從而使囊泡膜與細(xì)胞質(zhì)膜融合，完成鈣離子濃度依賴性分泌（CDS）。背根神經(jīng)節(jié)位于脊髓后根神經(jīng)，是痛覺和觸覺信號傳入大腦的必經(jīng)之路，而它的神經(jīng)分泌也與大腦對這些信號的正確感知密不可分，其重要性不言而喻。研究人員發(fā)現(xiàn)，在位于背根神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)細(xì)胞中，鈣離子通道Cav2.2可以直接與SNARE蛋白復(fù)合體（一種幫助囊泡與細(xì)胞膜融合的蛋白復(fù)合體）結(jié)合。在受到動作電位刺激后，Cav2.2-SNARE復(fù)合體可以在沒有鈣離子的情況下，誘導(dǎo)囊泡與細(xì)胞膜融合，釋放ATP。
《神經(jīng)元》為細(xì)胞出版社旗下期刊，是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)術(shù)雜志。早在2011年，中科院上海神經(jīng)科學(xué)研究所和南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的兩位學(xué)者曾點(diǎn)評《神經(jīng)元》在2010年9月至2011年3月連續(xù)刊登5篇中國學(xué)者研究論文的現(xiàn)象，認(rèn)為這“表明我國神經(jīng)科學(xué)的研究水平在某些領(lǐng)域內(nèi)正在迅速提高并步入國際先進(jìn)行列”，據(jù)了解，這是《神經(jīng)元》第一次同時刊登三篇來自中國的原創(chuàng)研究。正如兩位學(xué)者六年前所言，期待隨著中國科研基金資助環(huán)境的逐漸改善和神經(jīng)科學(xué)界的努力，今后有更多的來自中國的原創(chuàng)性研究論文。
參考文獻(xiàn)：
Chen, Rujia, et al. "Synergistic Processing of Visual Contours across Cortical Layers in V1 and V2." Neuron (2017). DOI:10.1016/j.neuron.2017.11.004
Chai, Zuying, et al. "Ca V 2.2 Gates Calcium-Independent but Voltage-Dependent Secretion in Mammalian Sensory Neurons." Neuron (2017).DOI: 10.1016/j.neuron.2017.10.028
Chen, Guang, et al. "Distinct Inhibitory Circuits Orchestrate Cortical beta and gamma Band Oscillations." Neuron(2017). DOI: 10.1016/j.neuron.2017.11.033
顧一希&王雨軒. "最近《 神經(jīng)元》 雜志連續(xù)刊載我國學(xué)者原創(chuàng)性研究成果." 生理通訊 30.2 (2011): 33-36.
制版編輯： 斯嘉麗｜
