黄佐石教授Science发表重要论文

冷泉港实验室CSHL的著名华裔科学家黄佐石教授(Z. Josh Huang)领导研究团队取得了神经科学领域重大进展。他们在十一月二十二日的Science杂志上发表了一项研究，首次揭示了一种关键抑制神经元（chandelier细胞）在胚胎发育中的起源地和起源时间，并追踪了早期发育期该细胞进入大脑皮层的特殊路径。

　　

生物通报道：复杂的人类大脑皮层被称为是“进化的最高成就”，而科学家们才刚开始了解大脑皮层的早期发育以及其中的神经回路。

冷泉港实验室CSHL的著名华裔科学家黄佐石教授(Z. Josh Huang)领导研究团队取得了神经科学的重大进展。他们在十一月二十二日的Science杂志上发表了一项研究，首次揭示了一种关键抑制神经元（chandelier细胞）在胚胎发育中的起源地和起源时间，并追踪了早期发育期该细胞进入大脑皮层的特殊路径。

Chandelier细胞是四十年前才发现的，几十年来人们只知道在大脑皮层中这种细胞被大量兴奋神经元（锥体神经元）包围，Chandelier细胞以相对较短的分支与这些兴奋神经元接触。一个chandelier细胞联系着多达500个锥体神经元，伟大生物学家Francis Crick（DNA双螺旋模型的建立者之一）就曾经推测，chandelier细胞对附近大量兴奋神经元的通讯行使着某种否决权。

来自未知“国度”

黄佐石教授及其同事经过三年艰苦研究，终于发现chandelier细胞来自于胚胎大脑中的未知区域，他们将其命名为VGZ（ventral germinal zone）。黄佐石教授曾跟随1987年的诺贝尔生理学或医学奖获得者利根川进，他研究大脑皮层抑制神经元（有时称为中间神经元）已逾十年。黄佐石教授指出这些抑制或调解兴奋神经元的细胞对平衡信息流有着不可或缺的作用。

Chandelier细胞与其他抑制神经元不同，它与兴奋神经元的连接发生在特殊位点——轴突始段axon initial segment (AIS)，而AIS正是锥体细胞生成信息的位置。此外，chandelier细胞负责协调500个锥体细胞，说明chandelier细胞对于附近的信号传递和协调非常重要。

许多抑制神经元都源于内侧神经节隆起MGE（medial ganglionic eminence），而chandelier cell在MGE消失后才出现。研究人员发现VGZ处的神经前体细胞特异性地形成chandelier细胞。

Nkx2.1是一种转录因子，该基因的表达被认为与抑制神经元的形成有关。研究人员指出，Nkx2基因编码的蛋白合成，也是标志着chandelier细胞形成的信号之一。研究显示，正是在MGE消失VGZ出现时，特定前体细胞开始表达Nkx2.1。黄佐石教授的研究团队就是在此基础上追踪chandelier细胞的形成。

高度特异的迁移路径

Chandelier细胞出现晚于其他抑制神经元，并且来源于未知区域，这令研究者们感到意外。而再次出乎他们意料的是，chandelier细胞进入皮层遵循着一条特定路线，最终到达皮层中的特定区域（第2、5、6层）。研究人员推测，其他类型的脑皮层细胞在发育时遵循着特定的迁移路线。

在精神分裂症中chandelier细胞的数量和连接密度降低，而在癫痫症中也存在着类似现象，这项研究不仅有助于人们进一步理解大脑发育，也具有重要的医疗启示。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

The Spatial and Temporal Origin of Chandelier Cells in Mouse Neocortex

Diverse γ-aminobutyric acid–releasing interneurons regulate the functional organization of cortical circuits and derive from multiple embryonic sources. It remains unclear to what extent embryonic origin influences interneuron specification and cortical integration, because of difficulties in tracking defined cell types. Here, we followed the developmental trajectory of chandelier cells (ChCs), the most distinct interneurons that innervate the axon initial segment of pyramidal neurons and control action potential initiation. ChCs mainly derive from the ventral germinal zone of the lateral ventricle during late gestation and require the homeodomain protein Nkx2.1 for their specification. They migrate with stereotyped routes and schedule and achieve specific laminar distribution in the cortex. The developmental specification of this bona fide interneuron type likely contributes to the assembly of a cortical circuit motif.