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海马体中的抑制性神经元刺激大脑发育

华盛顿(2020年6月12日)-脑功能取决于平衡或“制动”兴奋的抑制性细胞。这些神经元使大脑能够处理信息并防止癫痫发作。然而,乔治华盛顿大学(GW)的一项新研究报告说,在发育中的大脑的某些关键结构中,抑制性神经元引起兴奋而不是抑制大脑活动。该发现发表在《科学进展》上,可能对新生儿癫痫的治疗有影响。

释放γ-氨基丁酸(GABA)或GABA能的中间神经元介导哺乳动物大脑中的抑制。尽管它们在成人中很重要,并且对自闭症等神经发育障碍有影响,但人们对中间神经元在大脑发育过程中的作用知之甚少。对GABA在早期网络功能中的作用的更全面的了解对于设计新生儿癫痫发作的治疗方法至关重要,因为增强癫痫发作婴儿的GABA受体功能的标准治疗方法通常无效。

GW的研究人员检验了一个长期的假设,即大脑的抑制系统实际上在发育过程中是兴奋性的,此前尚未在体内得到证实。

GW医学与健康科学学院药理学和生理学副教授,该研究的资深作者Matthew Colonnese博士说:“这是这些神经元实际上在体内是兴奋性的第一个证据。”胎儿大脑中的抑制系统,在成年人中起着一种制动系统的作用,而在年轻人的大脑中起加速器的作用。”

在这项研究中,研究人员在鼠模型中局部操纵了中间神经元的活动。他们的结果证明,GABA能神经元在海马神经中的兴奋性处于与晚期三个月相当的年龄,直到后来才被抑制。该研究还表明,在紧密相关但不同的区域,即视觉皮层,中间神经元在整个早期发育过程中均具有抑制作用。

研究团队关于大脑各个区域GABA异质性的证据提供了一种可能的解释,为什么仅仅尝试将早期的兴奋性GABA变成抑制性GABA(如目前的抗癫痫治疗方法一样)可能无法奏效,Colonnese解释说。“这实际上取决于癫痫发作的起源,无论它们起源于皮层组织还是海马组织,它们的扩散,婴儿的年龄以及癫痫发作的类型。”

“目前,我们还没有针对新生儿癫痫发作的有效治疗方法,” GW Colonnese实验室成员,该研究的第一作者Yasunobu Murata博士说。“我希望我们可以利用这些发现为患有癫痫病的婴儿开发更有针对性的疗法。”

Murata和Colonnese认为他们的数据有可能为新生儿癫痫发作的药物开发提供信息,但是,在研究了两个区域后,他们指出,还需要更全面地绘制中间神经元在何处以及何时具有兴奋性或抑制性。理解决定神经元起加速器还是制动作用的因素。

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