复发性癫痫是指大脑电活动的短暂异常。癫痫发作的机制基础以及定义的神经元亚型对癫痫病理生理学的影响仍不清楚。我们在雄性和雌性 Dravet 综合征 (Scn1a / ) 小鼠(一种具有显著温度敏感性癫痫的神经发育障碍)中,在温度诱发癫痫发作期间对大脑皮层进行了体内双光子钙成像。在基线和升高的核心体温后安静清醒状态下,Scn1a / 小鼠的假定主细胞和小白蛋白阳性中间神经元 (PV-IN) 的平均活动均高于野生型对照。然而,野生型 PV-IN 显示出对温度升高的进行性同步,而 Scn1a / 小鼠的 PV-IN 则没有这种同步。因此,Scn1a / 小鼠的发作间期 PV-IN 活性保持完整,但在癫痫发作前立即表现出同步性降低。我们认为,在 Dravet 综合征中,PV-IN 同步受损可能导致温度诱发癫痫期间转变为发作状态。
皮质中间神经元亚型:有多少种?多年来,皮质中间神经元的分类依赖于其分子、形态和电生理特征 [1 e 3]。中间神经元群是根据神经化学标志物的表达(例如小清蛋白 (PV) 和生长抑素 (SST))、轴突形态和生理特征来定义的 [4]。这些标准以及皮质中间神经元在回路功能过程中的发放时间使我们在海马 CA1 区中发现了 21 种中间神经元亚型 [1]。一段时间以来,这为人们提供了对中间神经元多样性和功能的广泛了解,随后在包括小鼠和人类在内的多个物种中开展了大量研究,旨在识别常见和不同的中间神经元亚型。
胚胎端脑可大致细分为背部的皮质和海马体,以及腹部的 MGE、LGE 和 CGE。确定这些胚胎结构如何产生成熟大脑中的结构是了解端脑发育的关键。目前,人们对 MGE 和 LGE 中产生的细胞的发育和命运了解甚多。尽管 CGE 约占 E13.5 腹侧端脑的 40%,但对该区域的发育命运知之甚少。CGE 被定义为 MGE 和 LGE 融合成单一结构后方的区域,目前尚不清楚 CGE 是 MGE 还是 LGE 的后方延伸、两者的组合还是独特的结构。在小鼠中,我们对 MGE 和 LGE 的发育和命运的理解来自于许多不同的方法,包括(i)基于形态的推断(例如胚胎与成体拓扑结构的比较)1,2,(ii)分析发育过程中的基因表达模式 3,(iii)使用亲脂性染料标记的体外迁移测定 4–9 和(iv)分析缺乏影响这些结构的基因的突变小鼠 10–16 。综上所述,这些研究表明 MGE 和 LGE 产生了基底神经节(纹状体和苍白球),并且通过切向迁移,也是大脑皮层、海马和嗅球中大多数中间神经元的来源 17,18 。这些结构也被认为是少突胶质细胞的重要来源 19–23 。我们开发了一种方法,利用超声背散射显微镜 (UBM) 引导的同源移植来绘制 MGE 和 LGE 24 的命运图谱。这项先前的研究首次提供了体内证据,表明 MGE 细胞大量迁移到皮质,并在那里分化为中间神经元。这项研究还在体内证实了 LGE 主要产生纹状体 25 的投射神经元和嗅球的中间神经元。
神经-癌症相互作用涉及神经系统和癌细胞之间的复杂相互作用,影响肿瘤的发生、发展和转移。在神经胶质瘤中,这些相互作用主要涉及旁分泌生长因子的分泌,以及神经元和神经胶质瘤细胞之间突触介导的电化学通讯。了解此类相互作用对于开发旨在调节神经元与肿瘤通讯的新型癌症治疗策略至关重要。为此,我们使用了胶质母细胞瘤 (GB) 的体内小鼠模型,并建立了体外试验来研究神经-癌症相互作用,包括癌细胞与 hiPSC 衍生的谷氨酸能神经元或 GABA 能中间神经元的共培养,以及肿瘤球和胎儿球体的 3D 培养。hiPSC 衍生的神经元和癌细胞(包括 GB 细胞)的共培养既是接触试验,也是非接触试验,可以研究神经-癌症相互作用与癌细胞增殖和迁移的相关性。虽然 3D 球体通常可以有效地复制组织的组织和复杂性,但我们在器官球体和肿瘤球体之间进行的 3D 侵袭试验使我们能够专门检查肿瘤侵袭。GB 肿瘤球体就是一个例子,在抑制 EGFR 调控序列后,3D 脑球体的侵袭性降低。此外,共培养系统使我们能够在神经活动刺激后分析 GB 细胞的转录组和染色质可及性。与谷氨酸能神经元或 GABA 能中间神经元接触的 GB 细胞表现出不同的基因表达和染色质可及性特征。这为介导神经元与神经胶质瘤通讯的调节网络提供了新的见解,并强调了 GABA 能信号传导与 GB 发病机制的相关性。这种综合方法有望进一步加深我们对神经-癌症相互作用的理解,为靶向参与肿瘤进展的神经通路提供潜在候选者。
人类大脑包含(或由)大约 1000 亿个称为神经元的微小神经细胞组成。神经元发送和接收信号。它们通过数万亿个称为突触的连接进行通信。如果我们将大脑视为一台计算机,那么神经元就像在计算机各部分之间发送信息的电线。有不同类型的神经元,它们具有特殊的功能。运动神经元还将信息从中枢神经系统传送到身体的外部,例如皮肤和肌肉。例如,运动神经元控制肌肉运动。相反,感觉神经元将信息从身体的外部传回中枢神经系统。第三种类型的神经元是中间神经元,它将中枢神经系统内的一系列神经元连接起来。
f igure 1:颗粒细胞是成年嗅球(OB)的中间神经元,是在成人室内室内(SVZ)中产生的。表达记者病毒的立体定位注射允许监测其迁移和分化的五个定型步骤的时间顺序(1,2),如GFP标记的神经元所示。新生产的神经元沿着几个mm在tho骨迁移流(RMS)中向切向迁移。一旦到达OB,他们的迁移就会径向移动。他们的细胞体停止迁移,然后开始阐述基础,然后是顶端树突。最终,它们形成刺,在功能上突触到预先现有的网络。在此项目中,我们将在SVZ中注入表达生物传感器的病毒,以在不同的迁移和分化阶段通过fret-Imaging监测CAMP/CGMP信号传导。
视紫红质基因 RHO 的突变是常染色体显性视网膜色素变性 (adRP) 的很大一部分原因。患者在临床上分为两类:一类是早发性全视网膜光感受器变性,另一类是病情缓慢进展的患者。后一类患者适合接受光感受器定向基因治疗,而前一类患者则适合将光反应蛋白递送至中间神经元或视网膜神经节细胞。RHO adRP 的基因治疗可能针对 DNA 或 RNA 水平的突变基因,而其他疗法则保留光感受器的活力而不解决潜在的突变。在动物模型中,纠正 RHO 基因和替换突变 RNA 显示出良好的前景,而维持可行的光感受器有可能延缓中央视力的丧失,并可能保留光感受器以进行基因定向治疗。
目标派生因素影响突触连通性的规范,维护和调节。跨膜蛋白,试剂盒配体和试剂盒受体酪氨酸激酶在连接的神经元中差异表达。在发育和产后期,这些蛋白质在表达试剂盒配体的小脑Purkinje细胞(PC)之间保持连通性,并表达表达试剂盒的突触前分子层中间层(MLI)。在这项研究中,证明干细胞因子(SCF)是KIT配体的活性细胞外结构域,可产生对Purkinje细胞的有效抑制。SCF增强抑制作用所需的突触前试剂盒,可长期抑制PC发射,并与MLI1亚型的篮子细胞的特定增强相关。SCF施加突触后效应,涉及体细胞PC GABA A受体的灵敏度。这项工作表明SCF/套件轴调节成人组织中的突触功能。
如何解释感官信息取决于环境。然而,环境如何影响大脑中的感觉处理仍然难以捉摸。为了研究这个问题,我们结合了计算建模和小鼠皮质神经元的体内功能成像,这些神经元在触觉感官辨别任务的逆转学习过程中发挥作用。在学习过程中,第 2/3 层体感神经元增强了对奖励预测刺激的反应,这可以解释为顶端树突的增益放大。奖励预测误差减少,对结果预测的信心增加。在规则逆转后,外侧眶额皮质通过去抑制 VIP 中间神经元编码了一个表示信心丧失的环境预测误差。皮质区域中预测误差的层次结构反映在自上而下的信号中,这些信号调节初级感觉皮质中的顶端活动。我们的模型解释了大脑中如何检测到环境变化,以及不同皮质区域中的错误如何相互作用以重塑和更新感官表征。
脊髓刺激(SCS)是一种现有的临床神经技术,用于通过沿着硬膜外空间中线植入的电极刺激脊髓的背侧柱来治疗慢性疼痛[10]。最近,我们证明,通过植入SC在腰椎硬膜外空间侧面引导,我们可以在降低截肢截肢的人缺失的肢体中引起感觉[9]。SC在脊髓的横向上传递的 SC会激发从本体受体(即原发性和次级肌肉纺锤体和高尔基肌腱传统)和机械感受器(即Aβ皮肤传入)的轴突[11]。 通过刺激这些传入的纤维,SCS参与脊柱反射途径,引起肌肉反应,称为后根肌肉(PRM)反射,可以使用肌电图(EMG)记录[12-14]。 PRM反射是由本体感受性和皮肤传入纤维的多段激活引起的复合反射反应,这些传入纤维在脊柱运动神经元和中间神经元上突触[13,15,16]。SC会激发从本体受体(即原发性和次级肌肉纺锤体和高尔基肌腱传统)和机械感受器(即Aβ皮肤传入)的轴突[11]。通过刺激这些传入的纤维,SCS参与脊柱反射途径,引起肌肉反应,称为后根肌肉(PRM)反射,可以使用肌电图(EMG)记录[12-14]。PRM反射是由本体感受性和皮肤传入纤维的多段激活引起的复合反射反应,这些传入纤维在脊柱运动神经元和中间神经元上突触[13,15,16]。
