果蝇视觉投射神经元轴突靶向的时序性随机调控机制揭示个体化神经环路的发育奥秘

来自未知的研究人员通过四维活体成像、数学模型构建和实验验证，探究了果蝇视觉投射神经元(DCNs/LC14s)轴突靶向的动态调控机制。研究发现，轴突靶向选择由两个独立的遗传编码随机过程依次驱动：早期Notch侧向抑制将DCNs分为NotchON(近端靶向)和NotchOFF(双潜能态)亚群；随后NotchOFF轴突通过微管稳定性的概率性积累实现远端靶向，其余则退回选择NotchON靶点。该研究为发育过程中个体化神经环路的形成提供了创新性机制解释。

　　

大脑神经连接的个体差异是非遗传行为多样性的重要基础。为揭示这种个性化神经环路何时及如何形成，研究者聚焦果蝇视觉系统中的投射神经元(DCNs/LC14s)，运用四维活体成像技术捕捉轴突发育的动态过程。令人惊讶的是，轴突靶向选择竟由两个"掷骰子"般的生物学过程决定：发育早期，Notch信号通路的侧向抑制作用像分子抛硬币般，将神经元随机分为Notch^ON(选择近端靶区)和Notch^OFF(保持双潜能状态)两群。更精妙的是，Notch^OFF神经元随后会经历第二次命运抉择——部分轴突因微管骨架(stable microtubules)的随机性稳定而成功抵达远端靶区，其余则撤回并"改选"近端靶点。这种双重随机调控机制使得每个果蝇个体最终形成的神经连接模式都像雪花般独一无二，却又在整体结构上保持稳健。该发现不仅阐明了神经发育中的"可控随机性"原理，更为理解复杂神经系统的可塑性提供了新范式。