邰一琳、何苗团队合作揭示轴突起始段稳态可塑性的机制和生理功能

　　

 轴突起始段（axon initial segment, AIS）是轴突近胞体端的亚细胞结构，其独特的位置特征与结构特征对动作电位的产生具有决定性作用。AIS具有高度的可塑性，在神经网络活动异常时，能够通过动态调控其自身结构来改变神经元兴奋性，因此对维持神经网络稳态具有重要意义。过去对AIS稳态可塑性的研究往往通过扰乱整体网络水平进行研究，这种扰乱很少在生理状态下发生。而特定环路活动的改变是否足以引起AIS发生稳态可塑变化仍然未知，因而AIS稳态可塑性究竟具有怎样的生理学意义目前尚不清楚。

 2024年8月2日，复旦大学脑科学研究院/脑功能与脑疾病全国重点实验室邰一琳和何苗团队与复旦大学脑科学转化研究院舒友生团队、上海交通大学医学院吕江腾团队在《科学进展》（Science Advances）合作发表题为“Axo-axonic synaptic input drives homeostatic plasticity by tuning the axon initial segment structurally and functionally”（轴突——轴突型突触输入通过调节轴突起始段的结构和功能来驱动稳态可塑性）的论文，报导了AIS在局部微环路水平的稳态调节机制，并揭示了其在调节小鼠社交行为中的生理意义。

 该研究以特异性支配AIS的吊灯样细胞（chandelier cell, ChC）为切入点，借助遗传工具，通过消融、抑制与激活吊灯样细胞的策略，实现了对轴突起始段特有突触活动的特异性调控。结果表明，局部微环路水平的活动足以使AIS在结构水平和分子水平发生可塑性变化，并最终改变神经元兴奋性。进一步研究发现，AIS的稳态变化挽救了小鼠因吊灯样细胞活动异常而引起的社交缺陷。以上结果证明，仅改变吊灯样细胞的电活动便足以引起AIS发生稳态可塑性变化，而这种可塑性变化恰恰对抗了因环路活动异常所引起的动物行为异常。该研究有助于我们理解AIS可塑性存在的生理意义并丰富我们对大脑稳态机制的认识。

图：吊灯样细胞突触活性的持续变化引起锥体神经元AIS发生稳态可塑性变化，从而对抗因吊灯样细胞活性改变而引起的小鼠社交缺陷

 复旦大学脑科学研究院博士生赵瑞、上海交通大学医学院博士生任百慧和复旦大学脑科学转化研究院博士后肖宇婕为本文的共同第一作者。复旦大学脑科学研究院邰一琳研究员、上海交通大学医学院吕江腾研究员、复旦大学脑科学研究院何苗研究员、以及复旦大学脑科学转化研究院舒友生研究员为本文的共同通讯作者。本研究得到科技创新2030重大项目、国家自然科学基金、中国博士后科学基金的大力支持。

 论文地址：https://doi.org/10.1126/sciadv.adk4331